-
Stand der Technik
-
Bei Kraftstoffeinspritzsystemen, so zum Beispiel Hochdruckspeichereinspritzsystemen (Common-Rail) werden Hochdruckpumpen eingesetzt. Bei den Hochdruckpumpen handelt es sich üblicherweise um Pumpen, die mindestens einen, bevorzugt mehrere Kolben aufweisen, über welche der Kraftstoff auf einen Systemdruck in der Größenordnung zwischen 1200 bar und 1600 bar, eventuell sogar auf noch höhere Drücke verdichtet wird. Der Hochdruckspeicherkörper (Common-Rail) solcher Kraftstoffeinspritzsysteme wird ständig über die von der Verbrennungskraftmaschine angetriebene Hochdruckpumpe beaufschlagt, so dass im Hochdruckspeicherkörper (Common-Rail) stets Systemdruck ansteht. Vom in der Regel als Schmiedeteil ausgebildeten Hochdruckspeicherkörper (Common-Rail) aus zweigen in der der Anzahl der mit Kraftstoff zu versorgenden Zylinder entsprechenden Anzahl Hochdruckleitungen zu den einzelnen Kraftstoffinjektoren ab. Die einzelnen Kraftstoffinjektoren werden entweder über Magnetventile oder auch über Piezoaktoren betätigt. Die Kraftstoffinjektoren weisen einen Hochdruckteil auf, der von dem durch die Hochdruckquelle, d. h. den Hochdruckspeicherkörper erzeugten Systemdruck beaufschlagt wird, und andererseits einen Niederdruckbereich, in welchem aus den einzelnen Kraftstoffinjektoren abgesteuerte Leckagemenge oder abgesteuerte Steuermenge gesammelt wird und von dort wieder in den Tank des Kraftstoffeinspritzsystems zurückströmt. Vom Tank aus wird der Kraftstoff der Hochdruckpumpe erneut zugeführt, die den Kraftstoff erneut auf Systemdruck verdichtet.
-
Hochdruckpumpen für Kraftstoffeinspritzsysteme, wie sie heute eingesetzt werden, umfassen einerseits einen Hochdruckkreis, in welchen über mindestens einen Kolben, bevorzugt mehrere Kolben Systemdruckniveau aufgebaut wird und andererseits einen Niederdruckkreis. Im Niederdruckkreis herrscht üblicherweise ein Druckniveau zwischen 3 bar und 5 bar.
-
An für Hochdruckspeichereinspritzsystemen geeigneten Hochdruckpumpen, wie zum Beispiel Common-Rail-Hochdruckpumpen, wird niederdruckseitig ein Mengenproportionalventil (MPROP) eingesetzt sowie eine Zahnradpumpe. Zur Hochdruckversorgung können auch Hochdruckpumpen eingesetzt werden, die ohne Zahnradpumpe ausgeführt wird und stattdessen von einer externen Elektrokraftstoffpumpe versorgt werden. Der im Niederdruckkreis der Hochdruckpumpe herrschende Druck, Insbesondere ein dort herrschender zu niedriger Druck, hat erheblichen Einfluss auf den Hochdruckaufbau der Pumpe. Die Hochdruckseite der Hochdruckpumpe beaufschlagt den Hochdruckspeicherkörper (Common-Rail) und erzeugt dort den Systemdruck. Der Innendruck, der im Niederdruckkreis der Hochdruckpumpe herrscht, wird im Wesentlichen durch das Leistungsvermögen der in der Hochdruckpumpe vorgesehenen Zahnradpumpe bestimmt und hängt ferner von einer Regelkennlinie eines Kaskadenüberströmventiles ab. Dies hat die Aufgabe, die Schmierung der Hochdruckpumpe sicherzustellen und den Pumpeninnendruck zu begrenzen.
-
Zur Innendruckmessung im Niederdruckkreis der vorstehend beschriebenen Hochdruckpumpen sind zur Prüfung einer jeweils vorgesehenen Pumpe zusätzlich eine Bohrung an entsprechender Stelle im Pumpengehäuse anzubringen. Nach der Vornahme der Prüfung muss diese extra geschaffene Bohrung wieder abgedichtet werden, um die geprüfte Hochdruckpumpe überhaupt weiterverwenden zu können. Im Rahmen der Diagnose, so etwa im Fehlerfalle, ist eine Messung des Innendruckes nach der Zahnradpumpe solcher Hochdruckpumpen nicht möglich. Es lässt sich lediglich eine Prüfung über ein Unterdruckmanometer durchführen bis zum Niederdruckanschluss (Zulauf). Eine Bewertung des Innendruckes innerhalb der Pumpe kann nur indirekt über den angezeigten, meist sehr geringen Unterdruck erfolgen. Hier ist zur einwandfreien Diagnose die Erfahrung des Werkstattpersonales und die Güte der eingesetzten Messapparaturen maßgebend.
-
Insgesamt gesehen ist dieser Zustand recht unbefriedigend, so dass Abhilfe zu schaffen ist.
-
Im Dokument
DE 102 47 564 A1 wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems, bei dem im Leerlauf oder im Teillastbetrieb die Pumpleistung der Hochdruckkraftstoffpumpe gleichmäßig gemacht wird, gezeigt. Im Dokument
DE 10 2004 037 963 A1 wird ein Verfahren zum Testen der Funktion einer Hochdruckpumpe mit mehreren Pumpenelementen gezeigt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an einer Hochdruckpumpe, insbesondere einer solchen, mit der ein Hochdruckspeichereinspritzsystem beaufschlagt wird, das Druckniveau im Niederdruckkreis zuverlässig zu bestimmen.
-
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, einen mehrfach einsetzbaren Prüfadapter bereitzustellen, mit dem eine schnelle und eindeutige Messung des Innendruckes im Niederdruckkreis der Hochdruckpumpe vorgenommen werden kann. Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Prüfadapter weist einen Niederdruckanschluss auf und wird an der hinsichtlich des im Niederdruckkreis herrschenden Innendruckes zu prüfenden Hochdruckpumpe vor das Mengenproportionalventil, welches die Zumesseinheit darstellt, im Pumpengehäuse eingebaut. Der Prüfadapter kann zusammen mit dem Mengenproportionalventil durch längere Schrauben verschraubt werden und zum Beispiel über eine Niederdruckschlauchleitung mit einem Manometer oder einem entsprechenden Messaufnehmer verbunden werden. Dadurch wird erreicht, dass der Messpunkt, an dem der Innendruck im Niederdruckkreis der Hochdruckpumpe gemessen wird, am Ausgang der Zahnradpumpe, die in der Hochdruckpumpe verbaut ist, liegt.
-
Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Prüfadapter kann sowohl bei der Entwicklung im Rahmen der Erprobung wie auch im Service bei der Fehlersuche oder der Diagnose, sowie zur Prüfung am Kraftfahrzeug oder am Pumpenprüfstand eingesetzt werden.
-
Figurenliste
-
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung eingehender beschrieben.
-
Es zeigen
- 1 Das Funktionsprinzip des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Prüfadapters,
- 2 ein Schema einer Hochdruckpumpe für ein Hochdruckspeichereinspritzsystem mit Systemdruckkreis und Niederdruckkreis,
- 3 die perspektivische Ansicht eines Pumpengehäuses und
- 4 eine perspektivische Ansicht des Prüfadapters.
-
Ausführungsformen
-
Der Darstellung gemäß 1 ist das Funktionsprinzip des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Prüfadapters zu entnehmen.
-
Wie aus 1 hervorgeht, ist ein erfindungsgemäß vorgeschlagenes Prüfadapter 10 mit einer Anschlussseite 12 versehen, an der ein Mengenproportionalventil 20 (MPROP) angeschlossen ist. Der Prüfadapter 10 weist des Weiteren eine Anschlussseite 28 auf, an der ein Stutzen 30 angeordnet ist. Am Außenumfang des Stutzens 30 befinden sich ein erster Dichtring 32 sowie ein weiterer zweiter Dichtring 34. Der Prüfadapter 10 ist mit einem Pumpengehäuse 18 einer Hochdruckpumpe 16 über eine durch Bezugszeichen 14 identifizierte, lange Befestigungsschraube verbunden. Die Dichtigkeit zwischen dem Stutzen 30 und dem Pumpengehäuse 18 wird über den ersten Dichtring 32 sowie den zweiten Dichtring 34 gewährleistet, die beide am Außenumfang des Stutzens 30 aufgenommen sein können. Des Weiteren weist der Prüfadapter 10 einen seitlich abgehenden Anschlussnippel 29 auf, an welchem der Kraftstoff aus dem Prüfadapter 10 austritt.
-
Ein Kraftstofffluss innerhalb des Prüfadapters 10 ist durch Bezugszeichen 24 gekennzeichnet. Im Stutzen 30 des Prüfadapters 10 verläuft eine Querbohrung 31, in die am Ausgang 26 einer separaten Pumpe (vgl. Zahnradpumpe 52 in 2) innerhalb der Hochdruckpumpe 16 Kraftstoff austritt und in ein Bohrungssystem im Prüfadapter 10 einströmt. Des Weiteren ist im Stutzen 30 des Prüfadapters 10 eine Längsbohrung 29 vorgesehen, über die Kraftstoff in das Pumpengehäuse 18 zurückströmt. Aufgrund von Bohrungsdichtungen innerhalb des Bohrungssystems im Stutzen 30 des Prüfadapters 10 ist gewährleistet, dass der Kraftstoffdruck am Ausgang 26 der Zahnradpumpe 52 am Anschlussnippel 22 anliegt und somit eine genaue Druckinformation über den in einem Niederdruckkreis der Hochdruckpumpe 16 herrschenden Druck erhalten wird.
-
Der Darstellung gemäß 2 ist in schematischer Wiedergabe die Konfiguration der Hochdruckpumpe, mit welchem ein Systemdruck in einem Hochdruckspeicherkörper erzeugt wird, zu entnehmen.
-
Wie der Darstellung gemäß 2 entnehmbar ist, umfasst die Hochdruckpumpe 16 einen Hochdruckkreis 36, in dem Systemdruck psys herrscht, sowie einen Niederdruckkreis 38, in dem Niederdruckniveau pND herrscht. Die Hochdruckpumpe 16 umfasst in der Ausführungsform gemäß 2 drei in einem Winkel von 120° zueinander versetzt angeordnete Kolben 42, die von einer exzentrisch gelagerten Kolbenscheibe entsprechend von deren Drehsinn beaufschlagt werden. Die exzentrisch gelagerte Kolbenscheibe, mit der die Kolben 42 angetrieben werden, ist über eine nicht näher dargestellte Welle von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben. Die Hochdruckpumpe 16 kann direkt in den Motorblock eingesteckt sein oder auch von einem Zahnrad oder einem Zahnriemen über einen externen Antrieb angetrieben sein.
-
Um das Zurückströmen von komprimiertem Kraftstoff in die jeweiligen Kompressionsräume, die über die Kolben 42 beaufschlagt werden, zu vermeiden, ist einem jeden der untereinander einen Winkel in einer 120°-Winkelanordnung angeordneten Kolben 42 ein separates Rückschlagventil 40 zugeordnet.
-
Der Niederdruckkreis 38 der Hochdruckpumpe 16 umfasst das Mengenproportionalventil 20 sowie ein Kaskadenüberströmventil 44. Dem Kaskadenüberströmventil 44, welches über eine Bypassleitung 54 beaufschlagt wird, ist eine Entlüftungsdrossel 46 parallel geschaltet. Vom Kaskadenüberströmventil 44 erstreckt sich eine Leitung, in der eine Drossel 48 angeordnet ist, direkt zum Pumpenraum, in welchem die exzentrisch gelagerte Scheibe, die die drei Kolben 42 beaufschlagt, gelagert ist.
-
Der Niederdruckkreis 38 wird am Ausgang 26 der Zahnradpumpe 52, deren Zulauf durch Bezugszeichen 50 identifiziert ist, mit Kraftstoff beaufschlagt. Die Kompression des über die Zahnradpumpe 52 vom Niederdruckkreis 38 in den Hochdruckkreis 36 geförderten Kraftstoffes auf Systemdruck erfolgt durch die Kolbenanordnung der Kolben 42, die durch die exzentrisch angeordnete Kolbenscheibe beaufschlagt sind.
-
Der Darstellung gemäß 3 ist die Hochdruckpumpe 16 zu entnehmen, deren Pumpengehäuse mit Bezugszeichen 18 bezeichnet ist. Ohne ihre jeweiligen Anschlüsse ist die Zahnradpumpe dargestellt, sowie ein Zulauf 50 zu dieser. Des Weiteren ist der Darstellung gemäß 3 zu entnehmen, dass das Mengenproportionalventil 20 in dieser Ausführungsform in das Pumpengehäuse 18 der Hochdruckpumpe 16 eingeschraubt ist.
-
4 zeigt in perspektivischer Ansicht den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Prüfadapter. Wie in Zusammenschau mit der 1 hervorgeht, umfasst ein Adapterkörper 60 des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Prüfadapters 10 die Anschlussseite 12, auf der das in den 1 und 3 dargestellte Mengenproportionalventil 20 angeschlossen wird. In der perspektivischen Wiedergabe des Adapterkörpers 60 des Prüfadapters 10 ist die Durchgangsbohrung zu erkennen, durch welche sich die in 1 dargestellt Befestigungsschraube 14 erstreckt. Seitlich am Adapterkörper 60 befindet sich der Anschlussnippel 22, vergleiche Darstellung gemäß 1. An diesem wird ein Schlauch oder eine starre Leitung angeschlossen, so dass das am Anschlussnippel 22 anstehende Drucksignal, welches das Druckniveau im Niederdruckkreis der Hochdruckpumpe 16 repräsentiert, an eine Messschaltung übertragen werden kann.
-
Auf der Anschlussseite 28 am Adapterkörper 60 des Prüfadapters 10 ist der Stutzen 30 zu erkennen, der sich, wie in der Darstellung gemäß 1 gezeigt, in eine korrespondierende Öffnung des Pumpengehäuses 18 erstreckt. Auf der Umfangsfläche des Stutzens 30, durch den sich, vergleiche Darstellung gemäß 1, die Längsbohrung 29 erstreckt, befindet sich der zweite Dichtring 34, über den der Prüfadapter 10 gegen das Pumpengehäuse 18 der Hochdruckpumpe 16 abgedichtet ist.
-
Wie in der Darstellung gemäß 1 gezeigt, kann das Drucksignal über den Druck am Ausgang 26 der in 2 dargestellten Zahnradpumpe 52, die den Niederdruckkreis 38 beaufschlagt, durch die Bohrungsführung im Stutzen 30, insbesondere die dort vorgesehene Querbohrung 31, an den Anschlussnippel 22 übertragen werden. Dies gestattet es, dass eine Druckinformation über den im Niederdruckkreis 38 herrschenden Druck sowohl bei der Entwicklung oder bei dem Einsatz der Hochdruckpumpe 16 an einem Prüfstand zu erfassen und andererseits bei an der Verbrennungskraftmaschine montierter Hochdruckpumpe durch Aufsetzen des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Prüfadapters 10 im Niederdruckkreis 38 der an der Verbrennungskraftmaschine und von dieser angetriebenen Hochdruckförderpumpe 16 im Fehlerfalle oder zu Diagnosezwecken eine Information über das Druckniveau im Niederdruckkreis 38 der im Betrieb befindlichen Hochdruckförderpumpe 16 zu erhalten.
-
Die bisher bei der Lösung aus dem Stand der Technik erforderliche Notwendigkeit, im Pumpengehäuse 18 der Hochdruckförderpumpe 16 eine separate Bohrung einzubringen, um eine Druckinformation zu erhalten und diese danach wieder zu verschließen, entfällt vollständig.
-
Durch die erfindungsgemäß gestalteten Prüfadapter 10, in dessen Adapterkörper 60 und in dessen Stutzen 30 sich das Bohrungssystem 29, 30 erstreckt, kann die Druckinformation am Ausgang 26 der Zahnradpumpe 52, die den Niederdruckkreis 38 beaufschlagt, unmittelbar abgegriffen werden. Somit wird durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung eine Möglichkeit bereitgestellt, bei insbesondere an Hochdruckspeichereinspritzsystemen (Common-Rail) eingesetzten Hochdruckpumpen mit niederdruckseitigem Mengenproportionalventil 20 und mit der Zahnradpumpe 52 ohne äußeren Eingang und/oder ohne Ausgangsanschlüsse den Druck im Niederdruckkreis 38 der Hochdruckförderpumpe 16 zu erfassen.
