DE102009001560A1 - Hochdruckpumpe - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe (1) für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, welche einen Zulauf (5), über welchen der Hochdruckpumpe (1) Kraftstoff zugeführt wird, und einen Rücklauf (6) aufweist, über welchen eine Kraftstoffleckagemenge aus der Hochdruckpumpe (1) abgeführt wird, wobei der Zulauf (5) einem Hochdruckteil und der Rücklauf einem Niederdruckteil der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zugeordnet ist und wobei der Zulauf (5) und der Rücklauf (6) durch ein Dichtelement (16) voneinander getrennt und gegeneinander abgedichtet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Stand der Technik
  • Hochdruckpumpen werden beispielsweise in Common-Rail-Systemen von Kraftfahrzeugen dazu eingesetzt, einem Hochdruckspeicher bei allen Betriebsbedingungen unter Hochdruck stehenden Kraftstoff bereitzustellen bzw. zuzuführen. Die Hochdruckpumpe ist dabei die Schnittstelle zwischen dem Niederdruck- und dem Hochdruckteil des Kraftstoffeinspritzsystems. Der Kraftstoff wird der Hochdruckpumpe von einem Niederdruckteil zugeführt, wobei der Kraftstoff in der Regel mittels einer Kraftstoffpumpe aus einem Kraftstoffbehälter angesaugt wird und dann der Hochdruckpumpe über einen Zulauf zugeführt wird. Zulaufseitig kann die Kraftstoffzufuhr zu den in der Hochdruckpumpe vorgesehenen Pumpenelementen über eine Zumesseinheit geregelt werden. Ein an der Hochdruckpumpe vorgesehener Rücklauf dient dazu, eine Kraftstoffleckagemenge wieder aus der Hochdruckpumpe abzuführen.
  • Die Trennung des Zulaufs und Rücklaufs und damit des Hochdruckkraftstoffs und des Niederdruckkraftstoffs voneinander wird bei den im Stand der Technik bekannt Konfigurationen durch geeignete Auslegung von Verbindungsbohrungen in dem Pumpengehäuse der Hochdruckpumpe erzielt. Dies ist jedoch konstruktiv aufwändig.
  • Auch besteht bei den aus dem Stand der Technik bekannten Hochdruckpumpen ein Problem hinsichtlich der im Hochdruckteil entstehenden Druckspitzen. Diese sollten nicht ungedämpft bis zur Zumesseinheit gelangen. Zur Druckspitzenkompensation werden in Hochdruckpumpen gemäß dem Stand der Technik als komplette Einheiten ausgeführte Membranen eingesetzt, was ebenfalls konstruktiv aufwändig und somit teuer ist.
  • Daher ist es notwendig, einerseits eine konstruktiv einfache und somit kostengünstige Druckspitzenkompensation sowie andererseits eine konstruktiv einfache Lösung zur Trennung des Zulaufs und des Rücklaufs für eine Hochdruckpumpe bereitzustellen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Common-Rail-Einspritzsystem, vorgesehen, welche einen Zulauf, über welchen der Hochdruckpumpe Kraftstoff zugeführt wird, und einen Rücklauf aufweist, über welchen eine Kraftstoffleckagemenge aus der Hochdruckpumpe abgeführt wird, wobei der Zulauf einem Kraftstoffhochdruckteil und der Rücklauf einem Kraftstoffniederdruckteil der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zugeordnet ist. Der Zulauf und der Rücklauf sind durch ein Dichtelement voneinander getrennt und gegeneinander abgedichtet.
  • Durch die erfindungsgemäße Konfiguration, insbesondere durch Vorsehen des Dichtelements zur Trennung des Zulaufs und Rücklaufs, wird eine spezielle Auslegung der Verbindungsbohrungen in dem Pumpengehäuse der Hochdruckpumpe überflüssig, die Bohrungsführung wird vereinfacht und daher wird die konstruktive Ausgestaltung der Hochdruckpumpe einfacher und somit kostengünstiger.
  • Vorzugsweise weist die Hochdruckpumpe eine Zumesseinheit zum Dosieren der Kraftstoffmenge, welche zumindest einem in einem Pumpengehäuse angeordne ten Pumpenelement zugeführt wird, auf, wobei das Dichtelement zwischen der Zumesseinheit und einem Saugventil der Hochdruckpumpe vorgesehen ist. Durch Vorsehen des Dichtelements zwischen der Zumesseinheit und dem Saugventil der Hochdruckpumpe erfolgt eine effektive Trennung von Zulauf und Rücklauf bzw. von Hochdruckkraftstoff und Niederdruckkraftstoff, wobei die Zulaufmenge des Kraftstoffs in einem inneren, durch das Dichtelement abgedichteten Raum fließt und die Rücklaufmenge bzw. die Kraftstoffleckagemenge außen um den abgedichteten Raum herum fließt und dann aus der Hochdruckpumpe heraus geleitet wird.
  • Noch bevorzugter ist das Dichtelement zwischen der Zumesseinheit und einer Verschlussschraube des Saugventils vorgesehen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Dichtelement als Dichtmanschette ausgebildet, welche zumindest eine Sicke aufweist. Durch diese Ausgestaltung können Axialtoleranzen ausgeglichen werden und Druckspitzen werden durch eine radiale Aufweitung des Dichtelements, welches gleichzeitig zur Trennung von Zulauf und Rücklauf dient, gedämpft.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Dichtelement als Wellenbalg ausgebildet.
  • Auch ist es bevorzugt, wenn das Dichtelement aus Stahlblech hergestellt ist. Die Abdichtung erfolgt bei dieser Ausführungsform daher durch Kraftschluss. Das Dichtelement kann jedoch auch aus Gummi, z. B. in Form eines O-Rings, oder als Gummierung hergestellt sein, was beispielsweise an geraden Innenflächen vorteilhaft ist.
  • Alternativ kann das Dichtelement als Schraubenfeder ausgebildet sein, welche mit einem Elastomer so umhüllt ist, dass Sicken bzw. Falten entstehen, welche dann ebenfalls dämpfend gegenüber Druckspitzen wirken, so dass diese nicht ungedämpft auf die Zumesseinheit einwirken.
  • Vorzugsweise ist das Pumpengehäuse mehrteilig ausgebildet, wobei ein Zylinderkopfelement einen Teil des Pumpengehäuses bildet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform dichtet das Dichtelement den Zulauf und Rücklauf in dem Zylinderkopfelement gegeneinander ab. Durch diese Ausgestaltung wird es leicht möglich, die Leckage des Stangendichtrings in den Rücklauf zu führen. Die Druckspitzen des Zulaufs wirken damit nicht auf die Stangendichtung, wodurch sich die Lebensdauer des Stangendichtrings erhöht.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Einbauraum derartig gestaltet, dass zwischen Pumpengehäuse bzw. dem Zylinderkopfelement des Pumpengehäuses und der Verschlussschraube gedichtet wird, um die Toleranzkette zu minimieren. Hierbei ist das Dichtelement zwischen dem Zylinderkopfelement und dem Saugventil, insbesondere zwischen dem Zylinderkopfelement und einer Verschlussschraube des Saugventils, angeordnet.
  • Vorzugsweise ist das Dichtelement trapezförmig bzw. mit trapezförmigen Querschnitt, als Lippendichtung oder als QUAD-Ring ausgebildet. Durch diese Ausführungen des Dichtelements können große Axialtoleranzen ausgeglichen werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
  • 1 einen Schnitt durch einen Abschnitt einer Hochdruckpumpe gemäß einer Ausführungsform;
  • 2 eine Detailansicht der Abdichtung in der Hochdruckpumpe von 1; und
  • 3 einen Schnitt durch eine Hochdruckpumpe gemäß einer weiteren Ausführungsform.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In 1 ist ein Schnitt durch einen Abschnitt einer Hochdruckpumpe 1 für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung bzw. für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine dargestellt. Der hier dargestellte Abschnitt zeigt insbesondere den Zulauf- bzw. Ansaugbereich der Hochdruckpumpe 1. Die Hochdruckpumpe 1 weist ein mehrteiliges Pumpengehäuse 2 mit einem Grundkörper 3 und einem Zylinderkopfelement 4 auf. In dem Zylinderkopfelement 4 sind ein Zulauf 5, über welchen der Hochdruckpumpe 1 Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems aus einem nicht dargestellten Kraftstofftank mittels einer ebenfalls nicht dargestellten Kraftstoffpumpe zugeführt wird, und ein Rücklauf 6, über welchen eine in der Hochdruckpumpe 1 auftretende Kraftstoffleckagemenge aus dieser wieder abgeführt wird, vorgesehen. Der Zulauf 5 leitet den Kraftstoff über eine Zulaufleitung 7 direkt einer Zumesseinheit 8 zu, welche die Kraftstoffmenge dosiert, welche einem Pumpenelement 9 (bzw. einer Vielzahl von Pumpenelementen 9, z. B. drei Pumpenelementen 9) zugeführt wird. Die durch die Zumesseinheit 8 dosierte Kraftstoffmenge tritt über ein Saugventil 10 in den Saugraum der Hochdruckpumpe 1 ein, welches durch einen Pumpenkolben 11 betätigt wird. Die Hubbewegung des Pumpenkolbens 11 zum Öffnen und Schließen des Saugventils 10 wird durch eine rotierend angetriebene Antriebswelle bzw. Nockenwelle (nicht dargestellt) bewirkt.
  • Eine Kraftstoffleckagemenge aus dem Hochdruckbereich der Hochdruckpumpe 1 wird über eine in dem Grundkörper 3 des Pumpengehäuses 2 und in dem Zylinderkopfelement 4 des Pumpengehäuses 2 vorgesehene Kraftstoffleckagebohrung 12, 12' zu dem Rücklauf 6 zurückgeführt, über welchen die Kraftstoffleckagemenge aus der Hochdruckpumpe 1 abgeführt wird. Zur Regelung der Kraftstoffleckagemenge, welche über den Rücklauf 6 aus der Hochdruckpumpe 1 abgeführt wird, ist ein Ventil 13 vorgehen.
  • An dem Grundkörper 3 des Pumpengehäuses 2 ist weiterhin ein Auslassventil 14 vorgesehen, über welches der unter Hochdruck stehende Kraftstoff an einen nicht dargestellten Hochdruckspeicher weitergeleitet wird.
  • Gemäß der Ausführungsform ist zwischen einer Verschlussschraube 15 des Saugventils 10 und der Zumesseinheit 8 ein Dichtelement 16 in Form einer Dichtmanschette 17 vorgesehen, welche eine Vielzahl von Sicken 18 aufweist. Das Dichtelement 16 dichtet dabei den Zulauf 5 von dem Rücklauf 6 ab, wobei der durch den Zulauf 5 über die Zumesseinheit 8 durch das Saugventil 10 zu dem Pumpenelement 9 zugeführte Kraftstoff im Inneren des Dichtelements 16 fließt und die Kraftstoffleckagemenge das Dichtelement 16 an dessen Außenseite umfließt, um zu dem Rücklauf 6 zu gelangen. Gleichzeitig werden durch die Ausgestaltung des Dichtelements 16 als Dichtmanschette 17 mit der Vielzahl von Sicken 18 die Axialtoleranzen dadurch ausgeglichen, dass die Länge der Dichtmanschette 17 im nicht eingebauten Zustand größer ist als der maximale Abstand zwischen der Zumesseinheit 8 und der Verschlussschraube 15, wobei die Dichtmanschette 17 nach dem Einbau gestaucht wird. Druckspitzen werden dadurch gedämpft, dass die Dichtmanschette 17 radial aufbaucht, wodurch eine Volumenvergrößerung entsteht, so dass der Druck abfällt. Bei dieser Ausführungsform ist insbesondere die Bauraumersparnis von Vorteil, da mit geringem Volumen eine hohe Druckspitzenkompensation erzielt wird. Zusätzlich wird die Bohrungsführung vereinfacht.
  • 2 zeigt eine Detailansicht der Abdichtung in der Hochdruckpumpe 1 von 1. Es ist erkennbar, dass das Dichtelement 16, welches in Form einer Dichtmanschette 17 mit einer Vielzahl von Sicken 18 ausgebildet ist, einerseits mit einem ersten Endabschnitt 19 an der Zumesseinheit 8 und andererseits mit einem zweiten Endabschnitt 20 an der Verschlussschraube 15 anliegt. Die Zentrierung der Abdichtung bzw. des Dichtelements 16 erfolgt hierbei über Nuten 21, welche an der Zumesseinheit 8 gegenüberliegend dem ersten Endabschnitt 19 des Dichtelements 16 und an der Verschlussschraube 15 gegenüberliegend dem zweiten Endabschnitt 20 des Dichtelements 16 vorgesehen sind. Wenn die Sicken 18 jedoch als Rundgewinde ausgeführt sind, kann die Dichtmanschette 17 auch außenzentriert werden. Der Außendurchmesser ist in diesem Fall an beiden Enden, das heißt an dem ersten Endabschnitt 19 der Dichtmanschette 17 und an der Zumesseinheit 8 gleich groß wie der Bohrungsdurchmesser der Bohrung, in welcher diese Elemente aufgenommen sind. Die Nuten 21 entfallen bei einer Außenzentrierung.
  • 3 zeigt schließlich einen Schnitt durch eine Hochdruckpumpe 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Im Gegensatz zu der in Zusammenhang mit 1 und 2 beschriebenen Ausführungsform wird die Abdichtung bzw. die Trennung von Zulauf 5 und Rücklauf 6 bei dieser Ausführungsform direkt im Bereich des Zylinderkopfelements 4 erzielt, wobei ein Dichtelement 16, welches in der Aus führungsform als trapezförmiger Dichtring 22 bzw. Dichtring 22 mit trapezförmigem Querschnitt ausgebildet ist, zwischen dem Zylinderkopfelement 4 bzw. in einer Gehäusestufe 23 des Zylinderkopfelements 4 und der Verschlussschraube 15 angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung wird es leicht möglich, die Kraftstoffleckage des Stangendichtrings (nicht dargestellt) in den Rücklauf 6 (nicht dargestellt) zu führen. Die Druckspitzen des Zulaufs 5 wirken damit nicht auf die Stangendichtung, wodurch sich die Lebensdauer des Stangendichtrings erhöht. Der Kraftstoff wird über den Zulauf 5 durch das Saugventil 10 dem Pumpenelement 9 zugeführt, und eine Kraftstoffleckagemenge wird über eine Kraftstoffleckagebohrung 12 in dem Grundkörper 3 bzw. 12' in dem Zylinderkopfelement 4 dem hier nicht dargestellten Rücklauf 6 zugeführt. Die Kraftstoffleckagemenge fließt dabei um den durch das Dichtelement 16 abgedichteten Zulaufbereich herum und ist von diesem getrennt. Die Kraftstoffleckagemenge kann dabei aus dem Hochdruckteil der Hochdruckpumpe 1 über ein gezielt undicht gefertigtes Gewinde 24 der Verschlussschraube 15 (durch den durch a) gekennzeichneten Pfeil angedeutet), über eine Bohrung in der Verschlussschraube 15 (durch den durch b) gekennzeichneten Pfeil angedeutet), oder über eine Bohrung in dem Grundelement 3 des Pumpengehäuses 2 (durch den durch c) gekennzeichneten Pfeil angedeutet) dem Rücklauf 6 (nicht dargestellt) zugeführt werden.
  • Insgesamt betrachtet wird mit der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe 1 eine Bauraumoptimierung bei gleichzeitiger Vereinfachung der Bohrungsführung erzielt.

Claims (11)

  1. Hochdruckpumpe (1) für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, welche einen Zulauf (5), über welchen der Hochdruckpumpe (1) Kraftstoff zugeführt wird, und einen Rücklauf (6) aufweist, über welchen eine Kraftstoffleckagemenge aus der Hochdruckpumpe (1) abgeführt wird, wobei der Zulauf (5) einem Hochdruckteil und der Rücklauf einem Niederdruckteil der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (5) und der Rücklauf (6) durch ein Dichtelement (16) voneinander getrennt und gegeneinander abgedichtet sind.
  2. Hochdruckpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (1) eine Zumesseinheit (8) zum Dosieren der Kraftstoffmenge, welche zumindest einem in einem Pumpengehäuse (2) angeordneten Pumpenelement (9) zugeführt wird, aufweist, wobei das Dichtelement (16) zwischen der Zumesseinheit (8) und einem Saugventil (10) der Hochdruckpumpe (1) vorgesehen ist.
  3. Hochdruckpumpe (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (16) zwischen der Zumesseinheit (8) und einer Verschlussschraube (15) des Saugventils (10) vorgesehen ist.
  4. Hochdruckpumpe (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (16) als Dichtmanschette (17) ausgebildet ist, welche zumindest eine Sicke (18) aufweist.
  5. Hochdruckpumpe (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (16) als Wellenbalg ausgebildet ist.
  6. Hochdruckpumpe (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (16) aus Stahlblech hergestellt ist.
  7. Hochdruckpumpe (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (16) eine Schraubenfeder ist, welche mit einem Elastomer umhüllt ist.
  8. Hochdruckpumpe (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (2) mehrteilig ausgebildet ist, wobei ein Zylinderkopfelement (4) einen Teil des Pumpengehäuses (2) bildet.
  9. Hochdruckpumpe (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (16) den Zulauf (5) und Rücklauf (6) in dem Zylinderkopfelement (4) gegeneinander abdichtet.
  10. Hochdruckpumpe (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (16) zwischen dem Zylinderkopfelement (4) und dem Saugventil (10), insbesondere zwischen dem Zylinderkopfelement (4) und einer Verschlussschraube (15) des Saugventils (10) angeordnet ist.
  11. Hochdruckpumpe (1) nach Anspruch einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (16) trapezförmig oder als Lippendichtung oder als QUAD-Ring ausgebildet ist.
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