DE102010042587A1

DE102010042587A1 - Kraftstoffpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102010042587A1
Application number: DE201010042587
Authority: DE
Inventors: Sascha Ambrock; Achim Koehler; Frank Zehnder; Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-10-18
Filing date: 2010-10-18
Publication date: 2012-04-19
Also published as: WO2012052225A1

Abstract

Kraftstoffpumpe 5 für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem Pumpengehäuse 14, einer Pumpenwelle 10, zwei Pumpenwellenlagern zur Lagerung der Pumpenwelle 10 in der Kraftstoffpumpe 5, einer in den Pumpeninnenraum 4 des Pumpengehäuses 14 einmündenden Kraftstoffzufuhr für zuströmenden Kraftstoff und aus dem Pumpeninnenraum 4 abführenden durch die Pumpenwellenlager hinweg verlaufenden Fluidwegen 7a, 7b für Schmierkraftstoff, wobei die Fluidwege 7a, 7b in einen Kraftstoffrücklauf 11 einmünden. Erfindungsgemäß wird eine Kraftstoffpumpe 5 bereitgestellt, mit der das Heißstartverhalten der Brennkraftmaschine verbessert ist. Dies wird dadurch erreicht, dass zumindest ein Fluidweg 7b durchflussmengenbegrenzend ausgelegt ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einem Pumpengehäuse, einer Pumpenwelle, zwei Pumpenwellenlagern zur Lagerung der Pumpenwelle in der Kraftstoffpumpe, einer in den Pumpeninnenraum des Pumpengehäuses einmündenden Kraftstoffzufuhr für zuströmenden Kraftstoff und aus dem Pumpeninnenraum abführenden durch die Pumpenwellenlager hinweg verlaufenden Fluidwegen für Schmierkraftstoff, wobei die Fluidwege in einen Kraftstoffrücklauf einmünden.
Eine derartige Kraftstoffpumpe ist aus der DE 10 2006 052 485 A1 bekannt. Diese Kraftstoffpumpe ist so ausgelegt, dass diese eine hohe Startmengenförderung aufweist. Dieser hohen Startmengenförderung liegt der Wunsch zugrunde, dass beim Starten der Brennkraftmaschine die Kraftstoffpumpe möglichst schnell einen für das Starten erforderlichen Kraftstoffdruck bereitstellen soll. Dies wird dadurch erreicht, dass in einem Fluidweg eine Ventileinrichtung angeordnet ist, welche den Fluidweg zeitweise sperren kann. Dadurch wird der gesamte der Kraftstoffpumpe zugeführte Kraftstoff zur Hochdruckförderung weitergeleitet. Problematisch ist, dass bei geschlossenem Ventil oder bei Ausfall des Ventils die Schmierung der Pumpenwellenlager dieser Kraftstoffpumpe nicht erfolgt beziehungsweise nicht sichergestellt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffpumpe bereitzustellen, mit der das Heißstartverfahren einer Brennkraftmaschine mit einfachen Mitteln betriebssicher verbessert ist.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest ein Fluidweg durch ein Pumpenwellenlager durchflussmengenbegrenzend ausgelegt ist. Durchflussmengenbegrenzend heißt in diesem Zusammenhang, dass bei allen Betriebszuständen zumindest eine Grundmenge Kraftstoff durch den Fluidweg strömt und somit in jedem Fall eine Schmierung des Pumpenwellenlagers sichergestellt ist. Andererseits wird durch die Reduzierung des Durchflusses durch den Fluidweg sichergestellt, dass insbesondere beim Heißstart der Brennkraftmaschine und dementsprechend dünnflüssigen Kraftstoff eine genügend große Kraftstoffmenge für einen problemlosen Heißstart zur Verfügung steht.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Pumpenwellenlager ein Gehäuselager und ein Flanschlager und der Fluidweg stromabwärts des Gehäuselagers ist durchflussmengenbegrenzend ausgelegt. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Gehäuselager geringer belastet ist und nur bei diesem geringer belasteten Gehäuselager eine Durchflussmengenbegrenzung eingestellt wird, während das höher belastete Flanschlager mit einer größeren Durchflussmenge beaufschlagt wird. Denkbar ist aber auch, bei entsprechender Dimensionierung des Flanschlagers den Fluidstrom durch das Flanschlager ebenfalls durchflussmengenbegrenzend auszulegen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Fluidweg hinter dem Gehäuselager durch eine in das Pumpengehäuse eingelassene Bohrung dargestellt. Diese Bohrung kann in einer allgemeinen Ausführungsform insgesamt so ausgelegt sein, dass durch den gewählten Bohrungsdurchmesser der gewünschte Fluiddurchfluss eingestellt ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bohrung zumindest abschnittsweise durchmesserreduziert. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, den Durchfluss problemlos genau an gegebene Forderungen hinsichtlich der benötigten Durchflussmenge anzupassen, indem der durchmesserreduzierte Teil der Bohrung mit einem entsprechend vorgegebenen Durchmesser beispielsweise gebohrt wird.
Alternativ ist es im Rahmen der Erfindung aber auch vorgesehen, in die Bohrung eine Drossel oder Drosselstelle einzusetzen. Möglich ist es in diesem Zusammenhang auch, die Drosselstelle bezüglich ihrer Durchflussmenge regelbar auszulegen, wobei diese Regelung selbsttätig oder fremdgesteuert erfolgen kann. Dabei ist die Drosselung bzw. Regelung so ausgelegt, dass in jedem Fall eine Mindestmenge Kraftstoff durch die Drosselstelle hindurchströmt.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Durchmesserreduzierung bzw. der Drosselstellendurchmesser einen Strömungsquerschnitt von 0,4 mm–1,5 mm, vorzugsweise 0,6 mm–0,9 mm auf. Diese Werte haben sich als vorteilhaft erwiesen, um einerseits eine genügende Schmierung des entsprechenden Pumpenwellenlagers sicherzustellen und andererseits auch bei grenzwertigen Einsatzbedingungen der Brennkraftmaschine einen zuverlässigen Heißstart derselben zu ermöglichen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Durchflussmenge durch den Fluidweg zumindest angenähert 6 l/h. Eine solche Menge hat sich als zur Kühlung und Schmierung des Gehäuselagers ausreichende Kraftstoffmenge erwiesen.
In Weiterbildung der Erfindung weist der Fluidweg durch das Flanschlager einen Strömungsquerschnitt von 3–5 mm, vorzugsweise 4 mm auf. Diese Ausgestaltung ist die Standardausgestaltung, wobei von dieser aber – wie ausgeführt – bei besonderen Einsatzbedingungen und entsprechender Auslegung des Flanschlagers abgewichen werden kann. Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kraftstoffmenge eine Umverteilung der geförderten Kraftstoffmenge auf das höher belastete Flanschlager ermöglicht und somit die Einsparung von geförderter Kraftstoffmenge dargestellt. Dies führt im Ergebnis auch zu einer CO₂-Reduzierung.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung des Niederdruckbereichs eines Kraftstoffkreislaufs und
2 einen Schnitt durch einen Teilbereich eines Pumpengehäuses einer Kraftstoffpumpe.
Ausführungsform der Erfindung
Bei dem in 1 schematisch dargestellten Niederdruckkreislauf eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Brennkraftmaschine wird von einer Förderpumpe 1 Kraftstoff aus einem Tank 2 über eine Filtereinrichtung 3 in einen Pumpeninnenraum 4 einer Kraftstoffpumpe 5 gefördert. Von dem Pumpeninnenraum 4 führt ein erster Fluidkanal 6 gegebenenfalls über eine Zumesseinheit und ein Überströmventil zu einem Hochdruckteil der Kraftstoffpumpe 5, der die zugemessene Kraftstoffmenge mit einem Kraftstoffförderdruck von bis zu 3.000 bar in einen Hochdruckspeicher fördert. Aus diesem Hochdruckspeicher wird der Kraftstoff über Kraftstoffinjektoren gesteuert in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt.
Von dem Pumpeninnenraum 4 zweigen zwei Fluidwege 7a, 7b ab, die die Kühlung des Pumpeninnenraums 4 und die Schmierung von Pumpenwellenlagern, nämlich einem Flanschlager 8 und einem Gehäuselager 9, für eine Pumpenwelle 10 sicherstellen. Die Pumpenwelle 10 ist beispielsweise eine Nockenwelle, die über einen Rollenstößel einen Pumpenkolben translatorisch auf und ab bewegt, wobei der Pumpenkolben den beispielsweise von der Zumesseinheit in einen Pumpenarbeitsraum eingebrachten Kraftstoff in den Hochdruckspeicher fördert.
Die beiden Fluidwege 7a, 7b werden nach dem Durchströmen des Flanschlagers 8 und des Gehäuselagers 9 in einer gemeinsamen Rückführleitung 11 zusammengeführt, wobei die Rückführleitung 11 in den Tank 2 einmündet.
Um ein Abströmen von Kraftstoff in die Umgebung oder die die Pumpenwelle 10 antreibende Brennkraftmaschine zu verhindern, ist das Flanschlager 8 nach außen mittels eines Wellendichtrings 12 abgedichtet. Der Fluidweg 7b ist nach der Durchströmung des Gehäuselagers 9 durchflussmengenbegrenzend ausgelegt, was durch eine Drosselstelle 13 dargestellt ist.
2 zeigt einen Schnitt durch den gehäuselagerseitigen Bereich eines Pumpengehäuses 14 der Kraftstoffpumpe 5. Dieser Teil des Pumpengehäuses 14 ist mit einem Flanschteil verschraubt und bildet zusammen mit einem Pumpenzylinder und einem Pumpenzylinderkopf die Kraftstoffpumpe 5. In den Pumpeninnenraum 4 ist die nicht dargestellte Pumpenwelle 10 eingesetzt und in der das Gehäuselager 9 aufnehmenden Lagerbohrung 15 gehäuseseitig gelagert. Weiterhin wird der von der Förderpumpe 1 geförderte Kraftstoff in den Pumpeninnenraum 4 eingeleitet und das Gehäuselager 9 wird von dem über den Fluidweg 7b geleiteten Schmierkraftstoff durchgeströmt. Der Fluidweg 7b, der als eine Bohrung in dem Pumpengehäuse 14 dargestellt ist, mündet nach dem Durchströmen des Gehäuselagers 9 in die in 1 dargestellte Rückführleitung 11. Um die durch den Fluidweg 7b beziehungsweise die entsprechende Bohrung durchströmende Kraftstoffmenge zu begrenzen, ist der Fluidweg 7b beziehungsweise die Bohrung über eine Drosselstelle 13 durchflussmengenbegrenzend ausgelegt. Der Strömungsquerschnitt der Drosselstelle 13 beträgt 0,4 mm–1,5 mm, vorzugsweise 0,6 mm–0,9 mm und die Durchflussmenge des Fluidwegs durch das Gehäuselager 8 beträgt zumindest angenähert 6 l/h.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006052485 A1 [0002]

Claims

Kraftstoffpumpe (5) für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem Pumpengehäuse (14), einer Pumpenwelle (10), zwei Pumpenwellenlagern zur Lagerung der Pumpenwelle (10) in der Kraftstoffpumpe (5), einer in den Pumpeninnenraum (4) des Pumpengehäuses (14) einmündenden Kraftstoffzufuhr für zuströmenden Kraftstoff und aus dem Pumpeninnenraum (4) abführenden durch die Pumpenwellenlager hinweg verlaufenden Fluidwegen (7a, 7b) für Schmierkraftstoff, wobei die Fluidwege (7a, 7b) in einen Kraftstoffrücklauf (11) einmünden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Fluidweg (7a, 7b) durchflussmengenbegrenzend ausgelegt ist.
Kraftstoffpumpe (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenwellenlager ein Gehäuselager (9) und ein Flanschlager (8) sind und dass der Fluidweg (7b) stromabwärts des Gehäuselagers (9) durchflussmengenbegrenzend ausgelegt ist.
Kraftstoffpumpe (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidweg (7b) durch eine in das Pumpengehäuse (14) eingelassene Bohrung dargestellt ist.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung zumindest abschnittsweise durchmesserreduziert ist.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung eine Drosselstelle (13) aufweist.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesserreduzierung bzw. der Drosselstellendurchmesser einen Strömungsquerschnitt von 0,4–1,5 mm, vorzugsweise 0,6 mm–0,9 mm aufweist.
Kraftstoffpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmenge des Fluidwegs (7b) durch das Gehäuselager (8) zumindest angenähert 6 l/h beträgt.
Kraftstoffpumpe (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidweg (7a) durch das Flanschlager (8) einen Strömungsquerschnitt von 3 mm–5 mm, vorzugsweise 4 mm aufweist.