-
Stand der Technik
-
Die
Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, insbesondere eine Radial-
oder Reihenkolbenpumpe. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet
der Brennstoffpumpen für Brennstoffeinspritzanlagen von
luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
-
Aus
der
DE 197 36 160
A1 ist eine Pumpenanordnung zur Brennstoffhochdruckversorgung
bei Common-Rail-Einspritzsystemen von Brennkraftmaschinen bekannt.
Die bekannte Pumpenanordnung weist eine Radialkolbenpumpe mit einer
in einem Pumpengehäuse gelagerten Antriebswelle auf. Dabei
sind nockenartige Erhebungen an der Antriebswelle vorgesehen, die
mit mehreren bezüglich der Antriebswelle radial in einem
jeweiligen Zylinderraum angeordneten Kolben zusammenwirken, um bei
einem Umdrehen der Antriebswelle eine Hin- und Herbewegung der Kolben
in den Zylinderräumen zu erzielen. Ferner weist die Pumpenanordnung
eine der Radialkolbenpumpe vorgeschaltete Niederdruckpumpe auf.
Die Niederdruckpumpe ist am oder im Pumpengehäuse der Radialkolbenpumpe
auf der der Antriebsseite abgewandten Seite vorgesehen und von der
Antriebswelle der Radialkolbenpumpe antreibbar.
-
Denkbar
ist es, dass der von der Niederdruckpumpe vorgespannte Brennstoff über
eine Zumesseinheit dynamisch oder getaktet zu mehreren Pumpengruppen,
die die radial in ihren Zylinderräumen bewegbaren Kolben
umfassen, geführt wird, wobei die Zumesseinheit über
einen gemeinsamen Verteilerkanal den Brennstoff zu den Pumpengruppen
abgibt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die
erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Zumessung durch die Zumesseinheit
für die einzelnen Pumpengruppen verbessert ist. Speziell kann
eine gleichmäßige Befüllung der einzelnen Pumpengruppen
erreicht werden.
-
Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen
Hochdruckpumpe möglich.
-
Die
Pumpengruppen können beispielsweise als Steckpumpen ausgestaltet
sein, die an den Pumpen-Anschlussstellen angeschlossen sind.
-
Vorteilhaft
ist es, dass der Verteilerkanal eine ungedrosselte Verbindung der
Zumess-Anschlussstelle mit den Pumpen-Anschlussstellen ermöglicht. Eine
gute gleichmäßige Befüllung der Pumpengruppen
kann dadurch durch die Ausgestaltung der Pumpen-Anschlussstellen
für die Pumpengruppen zuverlässig vorgegeben werden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die erste Pumpen-Anschlussstelle
einen Abzweigkanal aufweist, der von dem Verteilerkanal abzweigt,
dass die zweite Pumpen-Anschlussstelle einen Abzweigkanal aufweist,
der von dem Verteilerkanal abzweigt, und dass eine Querschnittsfläche
des Abzweigkanals der ersten Pumpen-Anschlussstelle kleiner ist
als eine Querschnittsfläche des Abzweigkanals der zweiten
Pumpen-Anschlussstelle. Dadurch kann die Drosselwirkung an der ersten
Pumpen-Anschlussstelle relativ ausgeprägt sein, während
an der zweiten Pumpen-Anschlussstelle je nach Anwendungsfall eine
geringere Drosselwirkung oder eine zumindest näherungsweise
ungedrosselte Ausgestaltung des Abzweigkanals möglich ist.
-
Dabei
ist es ferner vorteilhaft, dass der Verteilerkanal eine Querschnittsfläche
aufweist, die größer ist als die Querschnittsfläche
des Abzweigkanals der ersten Pumpen-Anschlussstelle oder auch größer
ist als jede der Querschnittsflächen der Abzweigkanäle
der Pumpen-Anschlussstellen. Speziell kann der Verteilerkanal durch
eine zumindest näherungsweise rechteckige Nut ausgestaltet
sein, wobei der Querschnitt der Nut des Verteilerkanals größer
ist als jede der Querschnittsflächen der Abzweigkanäle. Speziell
kann bei einer Radialkolbenpumpe der Verteilerkanal durch eine ringförmige
Nut ausgestaltet sein. Bei einer Reihenkolbenpumpe kann der Verteilerkanal
durch eine geradlinig verlaufende Nut ausgestaltet sein.
-
In
vorteilhafter Weise sind mehrere Pumpen-Anschlussstellen vorgesehen,
wobei die Drosselwirkung der einzelnen Pumpen-Anschlussstellen mit
zunehmender Entfernung von der Zumess-Anschlussstelle gestuft, insbesondere
in Sprüngen, zunimmt. Dabei sind die Stufen oder Sprünge
bei der Vorgabe der einzelnen Drosselwirkungen vorzugsweise so vorgegeben,
dass eine gute gleichmäßige Befüllung
der Pumpengruppen, insbesondere der Steckpumpen, die an den Pumpen-Anschlussstellen angeschlossen
sind, gewährleistet ist.
-
Speziell
die Drosselwirkung einer Pumpen-Anschlussstelle, die am weitesten
von der Zumess-Anschlussstelle entfernt ist, kann dabei auch näherungsweise
verschwinden, das heißt verglichen mit der Drosselwirkung
der anderen Pumpen-Anschlussstellen als ungedrosselte Pumpen-Anschlussstelle
ausgestaltet sein.
-
Die
Zumess-Anschlussstelle kann gegebenenfalls an einem Ende des Verteilerkanals
vorgesehen sein. Bei einer Anordnung der Zumess-Anschlussstelle
innerhalb des Verteilerkanals, das heißt zwischen den Pumpen-Anschlussstellen,
ist es von Vorteil, dass die Pumpen-Anschlussstellen in Bezug auf
die Zumess-Anschlussstelle symmetrisch angeordnet sind. Speziell
können die Pumpen-Anschlussstellen paarweise gleich weit
von der Zumess-Anschlussstelle entfernt an dem Verteilerkanal angeordnet
sein, wobei bei diesen vorzugsweise paarweise die gleiche Drosselwirkung
vorgegeben ist.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden
Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen
sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen
versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine
Hochdruckpumpe in einer schematischen, auszugsweisen, axialen Schnittdarstellung
entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
2 eine
auszugsweise Schnittdarstellung einer Hochdruckpumpe entsprechend
einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
3 einen
auszugsweisen Schnitt durch die in 2 dargestellte
Hochdruckpumpe entlang der mit III bezeichneten Schnittlinie;
-
4 einen
auszugsweisen Schnitt durch die in 2 dargestellte
Hochdruckpumpe entlang der mit IV bezeichneten Schnittlinie;
-
5 einen
auszugsweisen Schnitt durch die in 2 dargestellte
Hochdruckpumpe entlang der mit V bezeichneten Schnittlinie und
-
6 den
in 2 gezeigten Ausschnitt einer Hochdruckpumpe entsprechend
einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
Ausführungsformen
der Erfindung
-
1 zeigt
eine Hochdruckpumpe 1 in einer auszugsweisen, schematischen,
radialen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Die Hochdruckpumpe 1 des ersten Ausführungsbeispiels
kann insbesondere als Radialkolbenpumpe ausgestaltet sein und als
Brennstoffpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden,
selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen. Ein bevorzugter
Einsatz der Hochdruckpumpe 1 besteht für eine
Brennstoffeinspritzanlage mit einem Common-Rail, das Dieselbrennstoff
unter hohem Druck speichert. Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe 1 eignet
sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
-
Die
Hochdruckpumpe 1 weist ein Gehäuseteil 2 auf,
das beispielsweise als Flansch ausgestaltet ist. An dem Gehäuseteil 2 ist
eine Zumess-Anschlussstelle 3 vorgesehen, an der eine Zumesseinheit 4 angeschlossen
ist. Die Zumesseinheit 4 ist beispielsweise mit einer als
Zahnradpumpe ausgestalteten Niederdruckpumpe verbunden. Ferner weist
das Gehäuseteil 2 einen Verteilerkanal 6 auf,
der in diesem Ausführungsbeispiel geschlossen in Form eines Ringkanals
ausgestaltet ist. Dabei weist der Verteilerkanal 6 beispielsweise
eine rechteckige Querschnittsfläche 7 auf.
-
Der
Verteilerkanal 6 ist über einen Zulaufkanal 8 mit
der Zumesseinheit 4 an der Zumess-Anschlussstelle 3 verbunden.
Der Zulaufkanal 8 der Zumess-Anschlussstelle 3 weist
dabei eine Querschnittsfläche 9 auf, die größer
ist als die Querschnittsfläche 7 des Verteilerkanals 6 und
beispielsweise rechteckförmig ausgestaltet ist. Somit ist
eine ungedrosselte Verbindung zwischen der Zumesseinheit 4 und
dem Verteilerkanal 6 an der Zumess-Anschlussstelle 3 mittels
des Zulaufkanals 8 gegeben.
-
Die
Hochdruckpumpe 1 weist mehrere Pumpen-Anschlussstellen 11, 12, 13 auf,
an denen Pumpengruppen 14, 15, 16, die
in der 1 schematisch dargestellt sind, angeschlossen
sind. Dabei weisen die Pumpen-Anschlussstellen 11, 12, 13 Abzweigkanäle 17, 18, 19 auf, über
die die Pumpengruppen 14, 15, 16 mit
dem Verteilerkanal 6 verbunden sind. Die Abzweigkanäle 17, 18, 19 zweigen
dabei von dem Verteilerkanal 6 ab. Die Pumpen-Anschlussstellen 11, 13 sind
symmetrisch zu der Zumess-Anschlussstelle 3 angeordnet.
In Bezug auf den ringförmigen Verteilerkanal 6 sind
die Pumpen-Anschlussstellen 11, 12, 13 jeweils
um 120° versetzt zueinander angeordnet. Die Zumess-Anschlussstelle 3 ist
zwischen den Pumpen-Anschlussstellen 11, 13 angeordnet,
so dass sich jeweils ein Winkel von 60° in Bezug auf den ringförmigen
Verteilerkanal zwischen der Zumess-Anschlussstelle 3 und
den Pumpen-Anschlussstellen 11, 13 ergibt. In
Bezug auf den ringförmigen Verteilerkanal 6 ist
die Pumpen-Anschlussstelle 12 gerade gegenüberliegend
zu der Zumess-Anschlussstelle 3 angeordnet.
-
Somit
ist eine Entfernung der Pumpen-Anschlussstelle 11 von der
Zumess-Anschlussstelle 3 gleich einer Entfernung der Pumpen-Anschlussstelle 13 von
der Zumess-Anschlussstelle 3. Ferner hat die Pumpen-Anschlussstelle 12 den
größten Abstand von der Zumess-Anschlussstelle 3,
so dass deren Entfernung von der Zumess-Anschlussstelle 3 am größten
ist. Die Abzweigkanäle 17, 18, 19 weisen Querschnittsflächen 20, 21, 22 auf.
Durch die Querschnittsflächen 20, 21, 22 der
Abzweigkanäle 17, 18, 19 kann
eine Drosselwirkung an der jeweiligen Pumpen-Anschlussstelle 11, 12, 13 vorgegeben
werden. Die Drosselwirkung des Abzweigkanals 17 ist größer gewählt
als die Drosselwirkung des Abzweigkanals 18, da der Abzweigkanal 18 der
Pumpen-Anschlussstelle 12 weiter entfernt von der Zumess-Anschlussstelle 3 ist
als der Abzweigkanal 17 der Pumpen-Anschlussstelle 11.
Hierfür ist die Querschnittsfläche 20 des
Abzweigkanals 17 kleiner als die Querschnittsfläche 21 des
Abzweigkanals 18. Die Drosselwirkung an der Pumpen-Anschlussstelle 13 ist
gleich der Drosselwirkung an der Pumpen-Anschlussstelle 11 gewählt,
da die beiden Pumpen-Anschlussstellen 11, 13 gleich
weit entfernt von der Zumess-Anschlussstelle 3 an dem Verteilerkanal 6 angeordnet
sind. Hierfür ist die Querschnittsfläche 22 des
Abzweigkanals 19 gleich der Querschnittsfläche 20 des
Abzweigkanals 17 gewählt.
-
Die
durch die Abzweigkanäle 17, 18, 19 an den
Pumpen- Anschlussstellen 11, 12, 13 herrschenden
Drosselwirkungen sind so vorgegeben, dass eine gute gleichmäßige
Befüllung der Pumpengruppen 14, 15, 16 mit
Brennstoff aus dem Verteilerkanal 6 bei der Zumessung durch
die Zumesseinheit 4 ermöglicht ist.
-
Die
Querschnittsfläche 7 des Verteilerkanals 6 ist
größer gewählt als jede der Querschnittsflächen 20, 21, 22 der
Abzweigkanäle 17, 18, 19, so
dass eine ungedrosselte Verteilung der Menge über den Verteilerkanal
möglich ist. Die unterschiedliche Drosselwirkung an den
Pumpen-Anschlussstellen 11, 12, 13 ist
somit zumindest im Wesentlichen durch die Querschnittsflächen 20, 21, 22 der
Abzweigkanäle 17, 18, 19 vorgegeben.
-
Es
ist anzumerken, dass auch eine asymmetrische Anordnung der Zumess-Anschlussstelle 3 in Bezug
auf die Pumpen-Anschlussstellen 11, 12, 13 möglich
ist. In diesem Fall kann eine gute gleichmäßige
Befüllung der Pumpengruppen 14, 15, 16 durch Querschnittsflächen 20, 21, 22 der
Abzweigkanäle 17, 18, 19 erzielt
werden, die alle verschieden zueinander sind.
-
Die
Querschnittsfläche 9 des Zulaufkanals 8 sowie
die Querschnittsflächen 20, 21, 22 der
Abzweigkanäle 17, 18, 19 sind
nicht notwendigerweise über die gesamte Länge
des Zulaufkanals 8 beziehungsweise die Abzweigkanäle 17, 18, 19 konstant. Insbesondere
können strömungsgünstige Maßnahmen,
wie beispielsweise Verrundungen, vorgesehen sein.
-
2 zeigt
eine Hochdruckpumpe 1 in einer schematischen, auszugsweisen
Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Dabei ist zur Vereinfachung der Darstellung das Gehäuseteil 2 ohne
die Zumesseinheit 4 und die Pumpengruppen 14, 15, 16 dargestellt.
Die Hochdruckpumpe 1 des zweiten Ausführungsbeispiels
kann insbesondere als Reihenkolbenpumpe ausgestaltet sein.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel mündet der Zulaufkanal 8 der
Zumess-Anschlussstelle 3 an einem Ende 30 des
Verteilerkanals 6 in den geradlinig verlaufenden Verteilerkanal 6.
An einem anderen Ende 31 ist der Verteilerkanal 6 mit
einem Verschlussbügel 32 verschlossen, der aus
einem Stahl gebildet sein kann. Von dem Ende 30 des Verteilerkanals 6,
an dem sich die Zumess-Anschlussstelle 3 befindet, zu dem
Ende 31, das mit dem Verschlussbügel 32 verschlossen
ist, sind hintereinander die Pumpen-Anschlussstellen 11, 12, 13 angeordnet.
Die aufeinander folgenden Abstände zwischen den Pumpen-Anschlussstellen 11, 12, 13 sind
dabei zumindest näherungsweise gleich groß. Somit
ist die Pumpen-Anschlussstelle 11 am nähesten
an der Zumess-Anschlussstelle 3 angeordnet, während
die Pumpen-Anschlussstelle 13 am weitesten entfernt von
der Zumess-Anschlussstelle 3 angeordnet ist. Die Pumpen-Anschlussstelle 12 hat
eine mittlere Entfernung zu der Zumess-Anschlussstelle 3.
-
Der
Verteilerkanal 6 weist in diesem Ausführungsbeispiel
eine kreisförmige Querschnittsfläche 7 auf.
Die Querschnittsfläche 7 des Verteilerkanals 6 ist dabei
so groß vorgegeben, dass eine ungedrosselte Verbindung
zu den Pumpen-Anschlussstellen 11, 12, 13 möglich
ist. Die Querschnittsflächen 20, 21, 22, die
in der 2 jeweils durch einen Durchmesser der Abzweigkanäle 17, 18, 19 veranschaulicht
sind, nehmen mit zunehmender Entfernung der jeweiligen Pumpen-Anschlussstelle 11, 12, 13 von
der Zumess-Anschlussstelle 3 stufenweise zu. Dadurch ist eine
Drosselwirkung an der Pumpen-Anschlussstelle 11 größer
als eine Drosselwirkung an der Pumpen- Anschlussstelle 12 und
die Drosselwirkung an der Pumpen-Anschlussstelle 12 ist
größer als eine Drosselwirkung an der Pumpen-Anschlussstelle 13. Dadurch
ist an den Pumpen-Anschlussstellen 11, 12, 13 eine
gute gleichmäßige Befüllung der an den Pumpen-Anschlussstellen 11, 12, 13 anschließbaren Pumpengruppen 14, 15, 16 mit
der durch die Zumesseinheit 4, die an der Zumess-Anschlussstelle 3 anordenbar
ist, zugeteilten Menge an Brennstoff möglich.
-
3 zeigt
einen auszugsweisen Schnitt durch das in 2 dargestellte
Gehäuseteil 2 entlang der mit III bezeichneten
Schnittlinie. Entsprechend zeigen die 4 und 5 auszugsweise Schnitte
durch das in 2 dargestellte Gehäuseteil 2 entlang
der mit IV beziehungsweise V bezeichneten Schnittlinie. In den 3 bis 5 ist
die Querschnittsfläche 7 des Verteilerkanals 6 durch
einen Durchmesser veranschaulicht. Die Abzweigkanäle 17, 18, 19 verbinden
Bohrungen 33, 34, 35 an den Pumpen-Anschlussstellen 11, 12, 13 mit
dem Verteilerkanal 6. Die Bohrungen 33, 34, 35 dienen
zum Führen der zugemessenen Menge an Brennstoff zu der
jeweiligen Pumpengruppe 14, 15, 16. Querschnittsflächen 36, 37, 38 der
Bohrungen 33, 34, 35 sind dabei so groß gewählt,
dass die Bohrungen 33, 34, 35 zumindest
näherungsweise keine weitere Drosselwirkung ausüben.
Somit kann die jeweilige Drosselwirkung an den Pumpen-Anschlussstellen 11, 12, 13 durch
die Größe der jeweiligen Querschnittsfläche 20, 21, 22 individuell
vorgegeben werden.
-
6 zeigt
die in 2 dargestellte Hochdruckpumpe 1 entsprechend
einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem
Ausführungsbeispiel sind Pumpen-Anschlussstellen 11, 11', 12, 12' vorgesehen,
die jeweils für eine nicht dargestellte Pumpengruppe dienen,
die insbesondere als Steckpumpen ausgestaltet sein können.
Dabei weisen die Pumpen-Anschlussstellen 11, 11', 12, 12' Abzweigkanäle 17, 17', 18, 18' auf.
Die Abzweigkanäle 17, 17', 18, 18' weisen
kreisförmige Querschnittsflächen 20, 20', 21, 21' auf,
die jeweils durch einen Durchmesser veranschaulicht sind. In diesem
Ausführungsbeispiel ist die Zumess-Anschlussstelle 3 zwischen
den Enden 30, 31 des Verteilerkanals 6 angeordnet.
Dadurch ist das Paar der Pumpen-Anschlussstellen 11, 11' symmetrisch
zu der Zumess-Anschlussstelle 3 angeordnet und das Paar der
Pumpen-Anschlussstellen 12, 12' ist ebenfalls symmetrisch
zu der Zumess-Anschlussstelle 3 angeordnet. Die Pumpen-Anschlussstelle 12 ist
weiter entfernt zu der Zumess-Anschlussstelle 3 angeordnet
als die Pumpen-Anschlussstelle 11. Deshalb ist die Querschnittsfläche 21 des
Abzweigkanals 18 der Pumpen-Anschlussstelle 12 größer
gewählt als die Querschnittsfläche 20 des
Abzweigkanals 17 der Pumpen-Anschlussstelle 11.
Entsprechendes gilt für die Pumpen-Anschlussstellen 11', 12'.
Außerdem ist der Querschnitt 20 des Abzweigkanals 17 gleich
groß gewählt wie der Querschnitt 20' des
Abzweigkanals 17'. Ferner ist die Querschnittsfläche 21' des
Abzweigkanals 18' gleich groß gewählt
wie die Querschnittsfläche 21 des Abzweigkanals 18.
Der sprunghafte Anstieg der Querschnittsfläche 20 zu
der Querschnittsfläche 21 beziehungsweise von
der Querschnittsfläche 20' zu der Querschnittsfläche 21' ist dabei
so vorgegeben, dass eine gute gleichmäßige Befüllung
aller an den Pumpen-Anschlussstellen 11, 11', 12, 12' anschließbaren
Pumpenbaugruppen gewährleistet ist.
-
In
vorteilhafter Weise kann das Gehäuseteil 2 als
Modul ausgestaltet sein, dass als Aufflanschteil ausgeführt
ist.
-
In
Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall können
die im Bereich der Ende 30, 31 liegenden Abzweigkanäle 18, 18' auch
so ausgestaltet sein, dass deren Drosselwirkung zumindest näherungsweise
verschwindet, das heißt, dass diese keine wesentliche Drosselwirkung
ausüben.
-
Ferner
ist durch die Wahl gleicher Querschnittsflächen 20, 20' beziehungsweise 21, 21' von gleich
weit von der Zumess-Anschlussstelle 3 entfernten Pumpen-Anschlussstellen 11, 11' beziehungsweise 12, 12' eine
zumindest näherungsweise gleiche Drosselwirkung an den
Paaren der Pumpen-Anschlussstellen 11, 11' beziehungsweise 12, 12' gegeben.
-
Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-