DE102009047176A1

DE102009047176A1 - Pumpenanordnung für ein Hochdruckeinspritzsystem

Info

Publication number: DE102009047176A1
Application number: DE200910047176
Authority: DE
Inventors: Josef Frank; Alexander Fuchs; Klaus Ortner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2011-06-01
Also published as: EP2504559A1; WO2011064022A1

Abstract

Pumpenanordnung (1) für ein Hochdruckeinspritzsystem (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (13), umfassend eine elektrische Vorförderpumpe (3) mit einem Elektromotor (4) und einer Pumpe (5) und eine Hochdruckpumpe (6), wobei die elektrische Vorförderpumpe (3) unmittelbar an der Hochdruckpumpe (6) angeordnet ist oder in die Hochdruckpumpe (6) integriert ist, wobei bei der elektrischen Vorförderpumpe (3) der Elektromotor (4) in die Pumpe (5) integriert ist oder umgekehrt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, ein Hochdruckeinspritzsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 6 und einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 8.
Stand der Technik
Pumpenanordnungen mit einer elektrischen Vorförderpumpe und einer Hochdruckpumpe werden insbesondere in Hochdruckeinspritzsystemen eingesetzt, um Kraftstoff für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor zu fördern.
Die DE 10 2004 008 478 B4 zeigt eine Pumpenanordnung für ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe und einer vorgeschalteten elektrischen Kraftstoffförderpumpe, die einen Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zu einem Niederdruckeingang der Kraftstoffhochdruckpumpe fördert, wobei die elektrische Kraftstoffvorförderpumpe bezüglich ihrer Fördermenge geregelt ist und sie entweder unmittelbar an der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet ist oder in die Kraftstoffhochdruckpumpe integriert ist.
Es sind elektrische Vorförderpumpen mit einem Elektromotor und einer Pumpe bekannt, bei der der Elektromotor und die Pumpe getrennte Einheiten oder Bauteile sind und mittels einer Welle miteinander verbunden sind. Die Pumpe ist dabei beispielsweise eine Innen- oder Außenzahnradpumpe, die axial an der Welle des Elektromotors angeflanscht ist. Derartige Vorförderpumpen benötigen somit in nachteiliger Weise einen großen Bauraum.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäße Pumpenanordnung für ein Hochdruckeinspritzsystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Vorförderpumpe mit einem Elektromotor und einer Pumpe und eine Hochdruckpumpe, wobei die elektrische Vorförderpumpe unmittelbar an der Hochdruckpumpe angeordnet ist oder in die Hochdruckpumpe integriert ist, wobei bei der elektrischen Vorförderpumpe der Elektromotor in die Pumpe integriert ist oder umgekehrt.
Der Elektromotor und die Pumpe der elektrischen Vorförderpumpe stellen somit nicht trennbare Einheiten dar. Die elektrische Vorförderpumpe weist eine kompakte Bauform aus, so dass die Pumpenanordnung auch bei räumlich sehr eingeschränkten Verhältnissen eingesetzt werden kann.
Vorzugsweise wird der Elektromotor der elektrischen Vorförderpumpe von einer Leistungselektronik mit elektrischem Drehstrom bzw. Wechselstrom versorgt, so dass eine elektronische Kommutierung vorliegt. Dadurch sind mechanische Kommutierungselemente nicht erforderlich, so dass aufgrund der nicht vorhandenen mechanischen Kommutierungselemente die Vorförderpumpe bezüglich Vibrationen und anderen Umwelteinflüssen, die aufgrund der Anordnung an der Hochdruckpumpe eintreten können, wesentlich unempfindlicher ist als bei einer mechanischen Kommutierung.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Pumpe ein Laufrad mit Förderelementen und eine Komponente des Elektromotors ist in das Laufrad und/oder die Förderelemente eingebaut oder integriert.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist die Komponente ein Stator des Elektromotors und/oder ein Rotor des Elektromotors und/oder Permanentmagnete des Rotors und/oder Elektromagnete des Stators.
Zweckmäßig umfasst die Pumpe ein Gehäuse oder ein Begrenzungsteil zur Ausbildung eines Arbeitsraumes und eine Komponente des Elektromotors ist in das Gehäuse oder das Begrenzungsteil eingebaut oder integriert. Innerhalb des Begrenzungsteils ist beispielsweise ein Laufrad mit Förderelementen angeordnet und zwischen dem Laufrad und dem Begrenzungsteil bildet sich ein Arbeitsraum aus. Bei einer Zahnradpumpe bildet ein oder zwei Zahnräder das Laufrad mit Förderelementen und in dem Zahnrad sind Permanentmagnete angeordnet, so dass das Zahnrad den Rotor des Elektromotors bildet. Ferner ist innerhalb des Zahnrades der Stator mit Elektromagneten angeordnet, d. h. bei der elektrischen Vorförderpumpe ist die Zahnradpumpe in den Elektromotor integriert.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Pumpe der elektrischen Vorförderpumpe eine Innen- oder eine Außenzahnradpumpe.
In einer ergänzenden Variante ist die Pumpe der elektrischen Vorförderpumpe eine Drehschieberpumpe.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Pumpe der elektrischen Vorförderpumpe eine Außenzahnradpumpe. Bei einer Außenzahnradpumpe sind innerhalb eines Gehäuses zwei Zahnräder angeordnet. Die Zahnräder mit den Zähnen stellen somit ein Laufrad mit Förderelementen dar. Innerhalb eines Gehäuses oder eines Begrenzungsteiles bildet sich damit zwischen dem Gehäuse oder dem Begrenzungsteil und den beiden Zahnrädern ein Arbeitsraum zum Fördern eines Fluides, insbesondere Kraftstoff. Dabei ist innerhalb des Zahnrades ein Stator mit Elektromagneten angeordnet und in das Zahnrad sind außerdem Permanentmagnete angeordnet. Dadurch kann das Zahnrad mit den Permanentmagneten einen Rotor des Elektromotors bilden und der Stator ist innerhalb des Zahnrades nicht rotierend angeordnet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Außenzahnradpumpe erfolgt die Integration der Pumpe in den Elektromotor dahingehend, dass in den Zähne eines Zahnrades Permanentmagnete angeordnet sind und an dem Gehäuse die Elektromagnete des Stators angeordnet sind. Die Elektromagnete an dem Gehäuse werden dabei dahingehend bestromt, dass sich das Zahnrad mit den Permanentmagneten in den Zähnen bewegt, d. h. auf dieses Zahnrad mit den Permanentmagneten in den Zähnen von den Elektromagneten eine entsprechende Kraft aufgebracht wird. Die beiden Zahnräder innerhalb des Gehäuses der Außenzahnradpumpe greifen ineinander, so dass sich auch das zweite Zahnrad bewegt. Es liegt somit eine elektrische Vorförderpumpe als Außenzahnradpumpe vor, bei der der Elektromotor in die Pumpe integriert ist.
Insbesondere ist die Förderleistung der elektrischen Vorförderpumpe steuerbar und/oder regelbar.
In einer weiteren Ausgestaltung beträgt der räumliche Abstand zwischen der elektrischen Vorförderpumpe und der Hochdruckpumpe weniger als 30 cm, 20 cm, 10 cm, 5 cm oder 1 cm und/oder der räumliche Abstand zwischen der Pumpe und dem Elektromotor der Vorförderpumpe beträgt weniger als 30 cm, 20 cm, 10 cm, 5 cm, 1 cm oder 0,5 cm.
In einer ergänzenden Ausführungsform ist in einer Kraftstoffleitung zum Leiten von Kraftstoff von der elektrischen Vorförderpumpe zu der Hochdruckpumpe ein Kraftstofffilter eingebaut oder integriert.
Vorzugsweise ist in der Kraftstoffleitung zum Leiten von Kraftstoff von einem Kraftstofftank zu der elektrischen Vorförderpumpe ein Kraftstofffilter eingebaut oder integriert.
Erfindungsgemäßes Hochdruckeinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Hochdruckpumpe, ein Hochdruck-Rail, eine elektrische Vorförderpumpe zum Fördern eines Kraftstoffes von einem Kraftstofftank zu der Hochdruckpumpe, wobei die elektrische Vorförderpumpe und die Hochdruckpumpe als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Pumpenanordnung ausgebildet ist.
In einer Variante umfasst das Hochdruckeinspritzsystem einen Kraftstofftank und wenigstens eine Kraftstoffleitung.
Erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor mit einem Hochdruckeinspritzsystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei das Hochdruckeinspritzsystem als ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Hochdruckeinspritzsystem ausgebildet und/oder der Verbrennungsmotor eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Pumpenanordnung umfasst.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
1 eine stark schematisierte Ansicht eines Hochdruckeinspritzsystems in einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem dritten Ausführungsbeispiel,
4 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem vierten Ausführungsbeispiel,
5 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem fünften Ausführungsbeispiel,
6 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem sechsten Ausführungsbeispiel,
7 einen Kraftstofftank mit Vorförderpumpe für ein Hochdruckeinspritzsystems in einem siebten Ausführungsbeispiel,
8 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem achten Ausführungsbeispiel,
9 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem neunten Ausführungsbeispiel,
10 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem zehnten Ausführungsbeispiel,
11 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem elften Ausführungsbeispiel,
12 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem zwölften Ausführungsbeispiel,
13 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem dreizehnten Ausführungsbeispiel,
14 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem vierzehnten Ausführungsbeispiel,
15 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel,
16 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem sechzehnten Ausführungsbeispiel,
17 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem siebzehnten Ausführungsbeispiel,
18 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem achtzehnten Ausführungsbeispiel,
19 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem neunzehnten Ausführungsbeispiel,
20 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem zwanzigsten Ausführungsbeispiel,
21 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel,
22 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem zweiundzwanzigsten Ausführungsbeispiel,
23 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem dreiundzwanzigsten Ausführungsbeispiel,
24 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem vierundzwanzigsten Ausführungsbeispiel,
25 eine stark schematisierte Ansicht des Hochdruckeinspritzsystems in einem fünfundzwanzigsten Ausführungsbeispiel und
26 eine Ansicht eines Kraftfahrzeuges.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist eine Pumpenanordnung 1 eines Hochdruckeinspritzsystems 2 dargestellt. Eine elektrische Vorförderpumpe 3 fördert aus einem Kraftstofftank 14 durch eine Kraftstoffleitung 7 von dem Kraftstofftank 14 Kraftstoff. Anschließend wird der Kraftstoff von der elektrischen Vorförderpumpe 3 zu einer Hochdruckpumpe 6 gefördert. Die Hochdruckpumpe 6 ist von einem Verbrennungsmotor 12 mittels einer Antriebswelle 19 angetrieben.
Die elektrische Vorförderpumpe 3 weist einen Elektromotor 4 und eine Pumpe 5 auf. Dabei ist der Elektromotor 4 der Pumpe 5 in die Pumpe 5 integriert und ferner ist die elektrische Vorförderpumpe 3 an der Hochdruckpumpe 6 angeordnet. Die Hochdruckpumpe 6 fördert Kraftstoff unter Hochdruck, beispielsweise einem Druck von 1000, 3000 oder 4000 bar durch eine Hochdruckkraftstoffleitung 9 zu einem Hochdruck-Rail 15. Von dem Hochdruck-Rail 15 wird der Kraftstoff unter Hochdruck von einem Injektor 16 einem nicht dargestellten Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors 12 zugeführt. Der nicht für die Verbrennung benötigte Kraftstoff wird mittels einer Rücklaufkraftstoffleitung 10 wieder zu dem Kraftstofftank 14 zurückgeführt. Der Druckanschluss der elektrischen Vorförderpumpe 3 ist ohne eine externe Verbindung mit einem nicht dargestellten Eingangsanschluss der Hochdruckpumpe 6 verbunden. Die Anbauposition der elektrischen Vorförderpumpe an der Hochdruckpumpe 6 ist dabei dahingehend gewählt, dass die nicht dargestellten Leitungen zwischen der elektrischen Vorförderpumpe 3 und der Hochdruckpumpe 6 so kurz und direkt als möglich ausgebildet werden können. Diese unmittelbare Anordnung der elektrischen Vorförderpumpe 3 an die Hochdruckpumpe 6 ermöglicht es ferner, dass durch kurze hydraulische Verbindungen Überströmmengen von der Hochdruckpumpe 6 zur Saugseite der elektrischen Vorförderpumpe 3 abgeführt werden können (nicht dargestellt). In der Kraftstoffleitung 7 von dem Kraftstofftank 14 zu der elektrischen Vorförderpumpe 3 ist ein Kraftstofffilter 11 eingebaut. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Kraftstoffleitung 7 vom Kraftstofftank 14 zu der elektrischen Vorförderpumpe 3 kostengünstig ausgebildet werden, da sie keinem Überdruck standhalten muss. Der Elektromotor 4 der elektrischen Vorförderpumpe 3 wird mit Drehstrom bzw. Wechselstrom betrieben und ist in der Leistung steuerbar und/oder regelbar. Der Drehstrom bzw. Wechselstrom für den Elektromotor 4 wird von einer nicht dargestellten Leistungselektronik aus einem Gleichspannungsnetz eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges 13 (25) zur Verfügung gestellt. Die elektrische Vorförderpumpe 3 ist damit eine elektronisch kummutierte Vorförderpumpe.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung 1 bzw. des Hochdruckeinspritzsystems 2 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 beschrieben. Die hydraulische Verbindung zwischen der elektrischen Vorförderpumpe 3 und der Hochdruckpumpe 6 wird mit einer Kraftstoffleitung 8 von der Vorförderpumpe 3 zu der Hochdruckpumpe 6 bewerkstelligt und in der Kraftstoffleitung 8 ist der Kraftstofffilter 11 eingebaut oder integriert. Der Kraftstofffilter 11 ist dabei möglichst wartungsarm in einem nicht dargestellten Motorraum des Kraftfahrzeuges 13 angeordnet.
In 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung 1 und des Hochdruckeinspritzsystems 2 abgebildet. Die elektrische Vorförderpumpe 3 ist an den Verbrennungsmotor 12 angebaut, d. h. die elektrische Vorförderpumpe 3 ist unmittelbar an dem Verbrennungsmotor 12 angeordnet oder in den Verbrennungsmotor 12 integriert. Das in 4 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem dritten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass der Kraftstofffilter 11 anstelle der Kraftstoffleitung 7 von dem Kraftstofftank 14 zu der elektrische Vorförderpumpe 3 in der Kraftstoffleitung 8 von der elektrischen Vorförderpumpe 3 zu der Hochdruckpumpe 6 angeordnet ist. Der Antrieb der Hochdruckpumpe 6 ist in 3 und 4 nicht dargestellt.
In 5 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung 1 und des Hochdruckeinspritzsystems 2 dargestellt. Die elektrische Vorförderpumpe 3 ist innerhalb des Kraftstofftankes 14, vorzugsweise an einer tiefsten Stelle innerhalb des Kraftstofftankes 14, angeordnet. Der Kraftstofffilter 11 befindet sich an der Kraftstoffleitung 7 von dem Kraftstofftank zu der elektrischen Vorförderpumpe 3 und ist ebenfalls innerhalb des Kraftstofftankes 14 angeordnet. Ein Einbau innerhalb des Kraftstofftankes 14 der elektrischen Vorförderpumpe 3 ist aufgrund der kompakten Bauform, weil der Elektromotor 4 in die Pumpe 5 integriert ist, einfach und problemlos möglich. In vorteilhafter Weise ist somit bei einem Einbau in den Kraftstofftank 14 keine zusätzliche Tankeinbaueinheit wie im Stand der Technik erforderlich. Die elektrische Vorförderpumpe 3 ist entweder lose innerhalb des Kraftstofftankes 14 angeordnet oder eingelegt oder kann fest mit dem Kraftstofftank 14, beispielsweise mittels einer Rast oder Schnappverbindung, mit dem Kraftstofftank 14 verbunden sein. Das in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung 1 und des Hochdruckeinspritzsystems 2 unterscheidet sich von dem fünften Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass der Kraftstofffilter 11 außerhalb des Kraftstofftankes 14 in der Kraftstoffleitung 8 von der Vorförderpumpe 3 zu der Hochdruckpumpe 6 angeordnet ist.
In 7 ist der Kraftstofftank 14 mit der elektrischen Vorförderpumpe 3 für ein siebtes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung 1 und des Hochdruckeinspritzsystems 2 abgebildet. Die elektrische Vorförderpumpe 3 ist außenseitig an dem Kraftstofftank 14 angeordnet bzw. befestigt. Dabei erfolgt die Platzierung außenseitig an dem Kraftstofftank 14 dahingehend, dass eine gute Zugänglichkeit innerhalb des Kraftfahrzeuges 14 zu der elektrischen Vorförderpumpe 3 gewährleistet ist. Ansonsten entspricht das siebte Ausführungsbeispiel dem sechsten Ausführungsbeispiel.
In 8 ist ein achtes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung 1 und des Hochdruckeinstellsystems 2 dargestellt. Die elektrische Vorförderpumpe 3 ist nicht an der Hochdruckpumpe 6 angebaut, sondern stellt ein hiervon unabhängiges Bauteil dar und ist an einer nicht dargestellten Karosserie, vorzugsweise innerhalb des Motorraumes, des Kraftfahrzeuges 13 befestigt. Die elektrische Vorförderpumpe 3 ist somit an der nicht dargestellten Karosserie des Kraftfahrzeuges 13 befestigt. Der Kraftstofffilter 11 ist dabei in der Kraftstoffleitung 7 vom Kraftstofftank 14 zu der elektrischen Vorförderpumpe 3 angeordnet und dabei dahingehend positioniert innerhalb des nicht dargestellten Motorraumes des Kraftfahrzeuges 13, dass der Filter 11 leicht ausgewechselt und gewartet werden kann und ferner möglichst wartungsarm ist. Das in 9 dargestellte neunte Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung 1 und des Hochdruckeinspritzsystems 2 unterscheidet sich von dem achten Ausführungsbeispiel gemäß 8 dadurch, dass der Kraftstofffilter 11 in der Kraftstoffleitung 8 von der Vorförderpumpe 3 zu der Hochdruckpumpe 6 angeordnet ist. Ansonsten ist auch im neunten Ausführungsbeispiel die elektrische Vorförderpumpe 3 an der nicht dargestellten Karosserie des Kraftfahrzeuges 13 (nicht dargestellt) befestigt. Die Befestigung erfolgt dabei mittels einer lösbaren oder nicht lösbaren Verbindung analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 8.
In 10 ist ein zehntes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung 1 und des Hochdruckeinspritzsystems 2 abgebildet. Die elektrische Vorförderpumpe 3 ist unmittelbar an den Kraftstofffilter 11 angeordnet oder ist in den Kraftstofffilter 11 integriert oder umgekehrt. Die elektrische Vorförderpumpe 3 und der Kraftstofffilter 11 stellen somit eine einheitliche Baueinheit dar, die innerhalb des Motorraumes des Kraftfahrzeuges 13 (nicht dargestellt) angeordnet ist. Die hydraulische Verbindung zwischen der elektrischen Vorförderpumpe 3 und dem Kraftstofffilter 11 erfolgt somit intern, so dass bei der Montage Arbeitsschritte eingespart werden können. An die Baueinheit aus elektrischer Vorförderpumpe und Kraftstofffilter 11 ist lediglich die Kraftstoffleitung 7 und die Kraftstoffleitung 8 anzuschließen. Ein separates unabhängiges Anschließen. sowohl der Vorförderpumpe 3 als auch des Kraftstofffilters 11 ist damit nicht erforderlich. In dem in 10 dargestellten zehnten Ausführungsbeispiel ist der Kraftstofffilter 11 saugseitig intern mit der elektrischen Vorförderpumpe 3 verbunden und in dem in 11 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kraftstofffilter 11 druckseitig intern an die elektrische Vorförderpumpe 3 angeschlossen. Die Baueinheit aus elektrischer Vorförderpumpe und Kraftstofffilter 11 wird dabei vorzugsweise an dem Kraftfahrzeug 13 insbesondere dessen Karosserie (nicht dargestellt) mittels einer lösbaren oder nicht lösbaren Befestigung fixiert. Beispielsweise kann an der Karosserie ein Aufsteckblech angeordnet sein, in dessen Öffnung oder Öse eine elastische Lasche eingefügt wird und an der elastischen Lasche ist am Ende eine Aufweitung vorhanden, so dass nach dem Einschieben der Lasche mit der Aufweitung und dem Zusammendrücken innerhalb der Öse an der Karosserie sich nach dem Durchschieben durch die Öse die Aufweitung wieder ausdehnt aufgrund der elastischen Eigenschaften und dadurch die Einheit aus Vorförderpumpe 3 und Kraftstofffilter 11 befestigt ist. Abweichend hiervon kann es sich bei der Befestigung auch um eine Schraub- oder Nietverbindung handeln.
In 12 ist ein zwölftes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung 1 und des Hochdruckeinspritzsystems 2 dargestellt. Die elektrische Vorförderpumpe 3 ist elektronisch kommutiert, so dass eine Leistungselektronik 17 für die elektrische Vorförderpumpe 3 erforderlich ist (vorzugsweise analog Ausführungsbeispiel 1). Die Vorförderpumpe 3 ist somit in ihrer Leistung steuerbar und/oder regelbar. Zwischen der Leistungselektronik 17 und dem Elektromotor 4 der elektrischen Vorförderpumpe 3 werden mittels Leitungen 18 Ströme mit hoher Frequenz geleitet, die höhere Leistungsverluste und eine schlechte elektromagnetische Verträglichkeit aufweisen und ferner ist eine aufwendige Abschirmung dieser Leitungen 18 erforderlich. Diese Leitungen 18 zwischen dem Elektromotor 4 und der Leistungselektronik 7 sollten deshalb so kurz als möglich ausgeführt werden. Die Vorförderpumpe 3 als auch die Leistungselektronik 17 sind an den Verbrennungsmotor 12 unmittelbar angeordnet oder angebaut oder in den Verbrennungsmotor 12 integriert. Die Leitungen 18 verbinden die Leistungselektronik 17 mit dem Elektromotor 4 der Vorförderpumpe 3. Dadurch können die Leitungen 18 kurz ausgeführt werden, so dass ein geringer Aufwand für die erforderliche Abschirmung notwendig ist. Die Montage sowohl der Vorförderpumpe 3 als auch der Leistungselektronik 17 an dem Verbrennungsmotor 12 folgt mittels einer lösbaren oder nicht lösbaren Verbindung, beispielsweise durch Anschrauben oder vorzugsweise werden auch elastische Dämpfungselemente eingesetzt, um die Vibrationen des Verbrennungsmotors 12 zu verringern und dadurch die Vibrationen an der Vorförderpumpe 3 und der Leistungselektronik 17 zu reduzieren. Aufgrund dieser Dämpfung der Leistungselektronik 17 kann diese dadurch preiswerter ausgeführt werden, weil elektronische Bauteile verwendet werden können, die den hohen Vibrationen des Verbrennungsmotors 12 nicht unbedingt Stand halten müssen. In 13 ist ein dreizehntes Ausführungsbeispiel dargestellt, das sich von dem zwölften Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass die Leistungselektronik 17 an die Vorförderpumpe 3, insbesondere den Elektromotor 4, angebaut ist, so dass die Leistungselektronik 17 unmittelbar an der Vorförderpumpe 3, insbesondere an den Elektromotor 4, angeordnet ist oder in die Vorförderpumpe 3, insbesondere den Elektromotor 4, integriert ist. Dadurch können die Leitungen 18 sehr kurz ausgeführt werden, so dass externe Leitungen 18 zwischen der Vorförderpumpe 3 und der Leistungselektronik 17 sind nicht erforderlich.
Das in 14 dargestellte vierzehnte Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung 1 und des Hochdruckeinspritzsystems 2 unterscheidet sich von dem zwölften Ausführungsbeispiel gemäß 12 lediglich dadurch, dass die elektrische Vorförderpumpe 3 und die Leistungselektronik 17 anstelle an dem Verbrennungsmotor 12 an der Hochdruckpumpe 6 angebaut oder integriert sind. In analoger Weise unterscheidet sich das fünfzehnte Ausführungsbeispiel gemäß 15 von dem dreizehnten Ausführungsbeispiel gemäß 13 lediglich dadurch, dass die elektrische Vorförderpumpe 3 und die Leistungselektronik 17 (Leistungselektronik 17 und elektrische Vorförderpumpe 3 sind integriert) als Baueinheit an der Hochdruckpumpe 6 unmittelbar angeordnet oder integriert sind. Die Anordnung der elektrischen Vorförderpumpe 3 und der Leistungselektronik 17 an der Hochdruckpumpe 6 erfolgt dabei analog zu den zwölften und dreizehnten Ausführungsbeispiel, d. h. beispielsweise mit einer lösbaren oder nicht lösbaren Verbindung und vorzugsweise gedämpft mittels eines elastischen Dämpfungselementes.
In 16 ist ein sechzehntes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung 1 und des Hochdruckeinspritzsystems 2 abgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Leistungselektronik 17 der elektronisch kommutierten Vorförderpumpe 3 am Fahrzeug, insbesondere an der Karosserie des Fahrzeuges, befestigt (nicht dargestellt). Aufgrund dieser frei wählbaren Anbauposition der Leistungselektronik 17 in dem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Motorraum, können die Leitungen 18 von der Leistungselektronik 17 zu dem Elektromotor 4 möglichst kurz ausgeführt werden, so dass die aufwendige Abschirmung für den in den Leitungen 18 geleiteten hochfrequenten Strom nur auf einer sehr kurzen Leitungslänge 18 erforderlich ist. Im siebzehnten Ausführungsbeispiel gemäß 17 ist die Leistungselektronik 17 unmittelbar an der Vorförderpumpe 3 angeordnet oder in diese integriert, so dass diese eine Baueinheit darstellen. Damit sind keine externen Leitungen zwischen der Leistungselektronik 17 und dem Elektromotor 4 der Vorförderpumpe 3 nicht erforderlich, so dass die Abschirmung der Leitungen 18 besonders einfach aufgrund der sehr kurzen Leitungen 18 möglich ist. Die Fixierung der Baueinheit aus der Leistungselektronik 17 mit der Vorförderpumpe 3 erfolgt in analoger Weise zur Fixierung gemäß dem vierzehnten und fünfzehnten Ausführungsbeispiel an der Hochdruckpumpe 6 bzw. in analoger Weise zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 12 und 13 an dem Verbrennungsmotor 12 lösbar oder nicht lösbar und vorzugsweise gedämpft mittels eines Dämpfungselementes.
In 18 ist ein achtzehntes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung 1 und des Hochdruckeinspritzsystems 2 abgebildet. Die elektrisch Vorförderpumpe 3 und die Leistungselektronik 17 sind innerhalb des Kraftstofftankes 14 angeordnet. Dadurch können die Leitungen 18 von der Leistungselektronik 17 zu der elektronisch kommutierten Vorförderpumpe 3 kurz gehalten werden, so dass die erforderliche Abschirmung der Leitungen 18 nur an den kurzen Leitungen 18 ausgeführt werden muss. Abweichend hiervon ist im neunzehnten Ausführungsbeispiel gemäß 19 die Leistungselektronik 17 an der Vorförderpumpe 3 angebaut, so dass die Vorförderpumpe 3 und die Leistungselektronik 17 eine Baueinheit darstellen. Die Leistungselektronik 17 ist somit an die Vorförderpumpe 3, insbesondere den Elektromotor 4 unmittelbar angeordnet oder in diese integriert. Dadurch sind keine externen Leitungen 18 zwischen der Leistungselektronik 17 und dem Elektromotor 4 der Vorförderpumpe 3 erforderlich. Ist außerdem vorzugsweise das gemeinsame Gehäuse der Vorförderpumpe 3 und der Leistungselektronik 17 elektrisch leitend, ist eine Abschirmung der internen Leitungen zwischen der Leistungselektronik 17 und der Vorförderpumpe 3 nicht erforderlich. Abweichend von der Anordnung der Leistungselektronik 17 gemäß 18 innerhalb des Kraftstofftankes 14, kann die Leistungselektronik 17 auch außenseitig an der Wandung des Kraftstofftankes 14 angeordnet oder befestigt sein (nicht dargestellt). Die Fixierung der Leistungselektronik 17 und der Vorförderpumpe 3 oder der Baueinheit aus Leistungselektronik 17 und Vorförderpumpe 3 erfolgt dabei in analoger Weise zu den oben dargstellten Ausführungsbeispielen lösbar oder nicht lösbar und vorzugsweise gedämpft mittels eines Dämpfungselementes.
In 20 ist ein zwanzigstes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung 1 und des Hochdruckeinspritzsystems 2 abgebildet. Die Vorförderpumpe 3 und die Leistungselektronik 17 für die elektronisch kommutierte Vorförderpumpe 3 sind dabei an den Kraftstofffilter 11 angebaut oder eingebaut. Dies bedeutet, dass die Vorförderpumpe 3, die Leistungselektronik 17 und der Kraftstofffilter 11 eine Baueinheit darstellen. Die Leistungselektronik 17 und/oder die Vorförderpumpe 3 sind somit unmittelbar an dem Kraftstofffilter 11 angeordnet oder in den Kraftstofffilter 11 integriert. Die Leitungen 18 von der Leistungselektronik 17 zu der Vorförderpumpe 3 können damit kurz ausgeführt werden und damit ist die Abschirmung der Leitungen 18 nur an den kurzen Leitungen 18 erforderlich. In dem einundzwanzigstens Ausführungsbeispiel gemäß 21 ist die Leistungselektronik 17 nicht an dem Kraftstofffilter 11 angebaut, sondern an der Vorförderpumpe 3, insbesondere dem Elektromotor 4, angebaut. Die Leistungselektronik 17 und die Vorförderpumpe 3, insbesondere der Elektromotor 4, bilden damit eine Baueinheit und die Leistungselektronik 17 ist unmittelbar an der Vorförderpumpe 3, insbesondere dem Elektromotor 4 angeordnet oder in diesen integriert. Dadurch sind keine externen Leitungen 18 zwischen der Leistungselektronik 17 und dem Elektromotor 4 der Vorförderpumpe 3 erforderlich. Die Fixierung der Vorförderpumpe 3 und der Leistungselektronik 17 oder der Vorförderpumpe 3 mit der integrierten Leistungselektronik 17 an dem Kraftstofffilter 11 erfolgt analog zu den oben dargestellten Ausführungsbeispielen, beispielsweise an der Karosserie, lösbar oder nicht lösbar und vorzugsweise gedämpft mittels eines Dämpfungselementes.
In 22 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung 1 und des Hochdruckeinspritzsystems 2 abgebildet. Die Leistungselektronik 17 ist an Motorsteuergerät 20 des Kraftfahrzeuges 13 angebaut. Die Leistungselektronik 17 ist somit an das Motorsteuergerät unmittelbar angeordnet oder in das Motorsteuergerät 20 integriert, vorzugsweise weisen das Motorsteuergerät 20 und die Leistungselektronik 17 ein nicht dargestelltes gemeinsames Gehäuse auf. Vorzugsweise wird das Motorsteuergerät 20 nahe an der Vorförderpumpe 3 angeordnet, so dass die abzuschirmenden Leitungen 18 in vorteilhafter Weise sehr kurz ausgeführt werden können. Außerdem sind keine externen Leitungen 18 zwischen der Leistungselektronik 17 und dem Motorsteuergerät 20 erforderlich. Die Montage der Leistungselektronik 17 in dem Motorsteuergerät 20 erfolgt dabei vorzugsweise dahingehend, dass in dem Motorsteuergerät 20 vorhandene Kühlköper, nicht verwendete Endstufen sowie Spannungsversorgungseinheiten mitverwendet werden können für die Leistungselektronik 17 (nicht dargestellt). Vorzugsweise ist somit kein separates Gehäuse für die Leistungselektronik 17 erforderlich, weil sowohl die Leistungselektronik 17 als auch das Motorsteuergerät 20 ein gemeinsames Gehäuse aufweisen und vorhandene Kühlkörper an dem Motorsteuergerät 20 können für die Leistungselektronik 17 mitgenutzt werden.
In 23 ist ein dreiundzwanzigstes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung 1 und des Hochdruckeinspritzsystems 2 dargestellt. Die Vorförderpumpe 3 wird von der Leistungselektronik 17 und einer Regelelektronik 21 gesteuert. Mittels Leitungen 18 ist die Regelelektronik 21 mit dem Motorsteuergerät 20 und der Leistungselektronik 17 verbunden. Die Regelelektronik 21 ist dabei an einer autonomen Position im Kraftfahrzeug 13, z. B. innerhalb eines Motorraumes, angeordnet. Vorzugsweise ist die Regelelektronik 21 an der Karosserie des Motorraumes befestigt. Mittels der Regelelektronik 21 und/oder der Leistungselektronik 17 kann die Drehzahl der Vorförderpumpe 3 gesteuert und/oder geregelt werden. Aufgrund der frei wählbaren autonomen Position der Regelelektronik 21 kann die Anbaustelle dahingehend gewählt werden, dass diese bezüglich Vibrationen, Temperatur oder anderer negativer Umwelteinflüsse möglichst günstig gewählt ist. Ferner können die Leitungen 18 von der Leistungselektronik 17 zu der Vorförderpumpe 3 möglichst kurz gehalten werden. Die Regelelektronik 21 wird dabei so montiert, dass ein Optimum bezüglich der Platzverhältnisse im Kraftfahrzeug 13 ausgeführt ist. Die Fixierung der Regelelektronik 21 und/oder der Leistungselektronik 17, insbesondere an der Karosserie, erfolgt analog zu den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen lösbar oder nicht lösbar, beispielsweise mit Schrauben und mittels einer Vibrationsdämpfung, beispielsweise mit einem elastischen Dämpfungselement.
In 24 ist ein vierundzwanzigstes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung 1 und des Hochdruckeinspritzsystems 2 dargestellt. Das vierundzwanzigste Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem dreiundzwanzigsten Ausführungsbeispiel gemäß 23 dadurch, dass die Regelelektronik 21 und die Leistungselektronik 17 integriert sind bzw. eine Baueinheit darstellen. Die Regelelektronik 21 ist somit an der Leistungselektronik 17 unmittelbar angeordnet oder in die Leistungselektronik 17 integriert. Vorzugsweise weisen die Leistungselektronik 17 und die Regelelektronik 21 ein gemeinsames Gehäuse auf. Dadurch kann in vorteilhafter Weise auf externe Leitungen 18 zwischen der Regelelektronik 21 und der Leistungselektronik 17 verzichtet werden. Werden die Elektroniken der Leistungselektronik 17 und der Regelelektronik 21 auf einer gemeinsamen Platine angeordnet, kann die Kommunikation zwischen der Leistungselektronik 17 und der Regelelektronik 21 ohne einem separaten Kommunikationsteil, wie z. B. einem Pulsweitenmodulator oder einer Busschnittstelle, erfolgen. Dadurch können Kosten und Bauteile gespart werden (nicht dargestellt). Die Fixierung der Regelelektronik 21 und der Leistungselektronik 17 erfolgt in analoger Weise zu den oben ausgeführten Ausführungsbeispielen, insbesondere an der nicht dargestellten Karosserie, lösbar oder nicht lösbar, vorzugsweise gedämpft mittels eines Dämpfungselementes.
25 ist ein fünfundzwanzigstes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung 1 und des Hochdruckeinspritzsystems 2 abgebildet. Die Regelelektronik 21 ist dabei an das Motorsteuergerät 20 angebaut. Die Regelelektronik 21 ist somit unmittelbar an dem Motorsteuergerät 20 angeordnet oder in das Motorsteuergerät 20 integriert. Vorzugsweise weisen das Motorsteuergerät 20 und die Regelelektronik 21 ein gemeinsames Gehäuse auf. Dadurch kann in vorteilhafter Weise auf externe Leitungen 18 zwischen dem Motorsteuergerät 20 und der Regelelektronik 21 verzichtet werden. Vorzugsweise können die Elektroniken des Motorsteuergerätes 20 und der Regelelektronik 21 auf einer gemeinsamen Platine untergebracht werden, so dass für die Kommunikation zwischen der Elektronik des Motorsteuergerätes 20 und der Elektronik der Regelelektronik 21 keine separaten Kommunikationsteile, z. B. einen Pulsweitenmodulator oder eine Busschnittstelle, erforderlich ist. Die Baueinheit aus Motorsteuergerät 20 und Regelelektronik 21 wird in analoger Weise zu den oben dargestellten Beispielen fixiert, z. B. an einer Karosserie des Kraftfahrzeuges 13, vorzugsweise lösbar oder nicht lösbar, beispielsweise auch mit einem Dämpfungselement zur Dämpfung.
Vorzugsweise weisen die oben dargestellten Hochdruckeinspritzsysteme 2 keine Zumesseinheit auf, weil die Vorförderpumpe 3 in ihrer Leistung steuerbar und/oder regelbar ist.
Zweckmäßig ist in sämtlichen Ausführungsbeispielen bei der elektrischen Vorförderpumpe 3 die Pumpe 5 in den Elektromotor 4 integriert oder umgekehrt.
Im Regelfall wurden in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen im Wesentlichen nur die Unterschiede zu vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschrieben.
Die Einzelheiten der verschiedenen Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts gegenteiliges erwähnt wird.
Insbesondere ist in den oben dargestellten Ausführungsbeispielen die Leistung der Vorförderpumpe 3 steuerbar und/oder regelbar, insbesondere dahingehend, dass der Elektromotor 4 der Vorförderpumpe 3 elektronisch kommutiert ist, insbesondere mittels der Leistungselektronik 17 und/oder der Regelelektronik 21.
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

DE 102004008478 B4 [0003]

Claims

Pumpenanordnung (1) für ein Hochdruckeinspritzsystem (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (13), umfassend eine elektrische Vorförderpumpe (3) mit einem Elektromotor (4) und einer Pumpe (5) und eine Hochdruckpumpe (6), wobei die elektrische Vorförderpumpe (3) unmittelbar an der Hochdruckpumpe (6) angeordnet ist oder in die Hochdruckpumpe (6) integriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei der elektrischen Vorförderpumpe (3) der Elektromotor (4) in die Pumpe (5) integriert ist oder umgekehrt.
Pumpenanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleistung der elektrischen Vorförderpumpe (3) steuerbar und/oder regelbar ist.
Pumpenanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der räumliche Abstand zwischen der elektrischen Vorförderpumpe (3) und der Hochdruckpumpe (6) weniger als 30 cm, 20 cm, 10 cm, 5 cm oder 1 cm beträgt und/oder der räumliche Abstand zwischen der Pumpe (5) und dem Elektromotor (4) weniger als 30 cm, 20 cm, 10 cm, 5 cm, 1 cm oder 0,5 cm beträgt
Pumpenanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Kraftstoffleitung (8) zum Leiten von Kraftstoff von der elektrischen Vorförderpumpe (3) zu der Hochdruckpumpe (6) ein Kraftstofffilter (11) eingebaut oder integriert ist.
Pumpenanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kraftstoffleitung (7) zum Leiten von Kraftstoff von einem Kraftstofftank (14) zu der elektrischen Vorförderpumpe (3) der Kraftstofffilter (11) eingebaut oder integriert ist.
Hochdruckeinspritzsystem (2) für einen Verbrennungsmotor (12), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (13), umfassend – eine Hochdruckpumpe (6), – ein Hochdruck-Rail (15), – eine elektrische Vorförderpumpe (3) zum Fördern eines Kraftstoffes von einem Kraftstofftank (14) zu der Hochdruckpumpe (6), dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Vorförderpumpe (3) und die Hochdruckpumpe (6) als eine Pumpenanordnung (1) gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Hochdruckeinspritzsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckeinspritzsystem (2) einen Kraftstofftank (14) und wenigstens eine Kraftstoffleitung (7, 8) umfasst.
Verbrennungsmotor (12) mit einem Hochdruckeinspritzsystem (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (13), dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckeinspritzsystem (2) gemäß Anspruch 6 oder 7 ausgebildet ist und/oder der Verbrennungsmotor (12) eine Pumpenanordnung (1) gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 5 umfasst.