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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zumesseinheit für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Systems, einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Filterelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
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Stand der Technik
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Im Stand der Technik sind Kraftstoffeinspritzsysteme, z. B. Common-Rail-Systeme bekannt, die eine Radialkolbenpumpe zum Bereitstellen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff an einen Kraftstoffspeicher aufweisen. Um den energetischen. Wirkungsgrad einer derartigen Radialkolbenpumpe zu verbessern, erfolgt im Stand der Technik eine kraftstoffzulaufseitige (saugseitige) Mengenregelung, wobei der in die Pumpenelemente der Radialkolbenpumpe fließende Kraftstoff durch eine an die Radialkolbenpumpe angebaute Zumesseinheit (ZME) dosiert wird. Dabei wird nur so viel Dieselkraftstoff verdichtet und ins Rail weitergeleitet, wie vom Motor in der jeweiligen Fahrsituation benötigt, was unnötige Energieaufwände, wie bei früheren druckgeregelten Systemen seitens des Kraftstoffeinspritzsystems vermeidet.
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Eine Radialkolbenpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, welche eine Zumesseinheit zur Fördermengenregelung aufweist, welche in einem Verteilerelement angeordnet ist, ist aus
DE 10 2007 057 503 A1 bekannt.
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In
DE 198 01 355 B4 ist eine Hochdruckpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung in einem Common-Rail-Einspritzsystem beschrieben, in welche eine Zumesseinheit für den Gesamtkraftstoffstrom integriert ist, die dafür sorgt, dass nur ein vorgewählter Förderstrom in der Hochdruckpumpe mit Hochdruck beaufschlagt wird.
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Die saugseitige Mengenregelung im Niederdruckbereich der Hochdruckpumpe erfolgt über ein elektro-magnetisch gesteuertes Ventil der Zumesseinheit. Weiterhin werden die aus dem Stand der Technik bekannten Zumesseinheiten von Dieselkraftstoff durchströmt, wobei sie diesen Mengenstrom durch die elektrisch angesteuerte Verstellung eines Zumesseinheit-internen Schiebeelements, dem sogenannten Ventilkolben, variiert. Die Zumesseinheit muss außerdem nach außen und auch nach innen gegenüber dem Gehäuse, der Niederdruckeinheit oder dem Flansch abdichten. Eine derartige Abdichtung erfolgte im Stand der Technik bisher über O-Ringe, die in entsprechend in dem Magnetkern gefertigten Ringnuten angeordnet sind. Zusätzlich kann ein Filterelement zum Schutz vor Partikeln aus dem Niederdruckkreislauf über den Zulaufbohrungen des Magnetkerns des Magnetventils der Zumesseinheit angeordnet sein. Das Filterelement und die O-Ringe werden hierbei als getrennte Bauteile separat in Einzelschritten montiert, was eine entsprechende Montagezeit mit sich bringt. Darüber hinaus müssen die Ringnuten, in welche die O-Ringe eingelegt werden, zum einen vorgehalten und zum anderen auch mechanisch in den Magnetkern eingebracht werden, was sowohl Bauraum als auch Arbeitszeit benötigt. Weiterhin problematisch ist bei dieser aus dem Stand der Technik bekannten Konfiguration, dass der innere O-Ring bei unsachgemäßer Montage gequetscht oder vorgeschädigt werden kann.
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Daher wäre es wünschenswert, eine Zumesseinheit für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Common-Rail-System, zu schaffen, bei welcher die Montagezeit verkürzt und somit die Herstellungskosten reduziert werden können.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird eine Zumesseinheit für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Common-Rail-Systems, bereitgestellt, welche ein Magnetventil umfasst, welches einen mit zumindest einer Zulaufbohrung versehenen Magnetkern aufweist, wobei im Bereich der zumindest einen Zulaufbohrung an einem äußerem Umfang des Magnetkerns ein Filterelement angeordnet ist, wobei zumindest ein Dichtungselement integral mit dem Filterelement ausgebildet ist. Durch Ausbilden des Filterelements und des Dichtungselements als ein einziges Bauteil können Bauteile und daher die Kosten reduziert werden. Zusätzlich entfällt die Notwendigkeit, Einlegenuten für den/die O-Ring/-Ringe in dem Magnetkern vorzusehen, was die Herstellungsschritte und somit die Kosten weiter reduziert. Auch kann die Montagezeit hierdurch deutlich verkürzt werden, da mindestens eine Einzelkomponente weniger zu montieren ist. Das kombinierte Filter-Dichtungselement kann als eine Einheit aufgepresst, geklebt, geschraubt oder aufgeklipst werden. Ebenfalls von Vorteil bei der erfindungsgemäßen Konfiguration ist, dass ein hydraulischer Bypass vermieden werden kann. Auch kann der Magnetkern an seinem unteren Ende kleiner dimensioniert und ausgeführt werden, da keine O-Ring-Nut mehr eingeführt werden muss. Dies bedeutet wiederum eine Materialersparnis sowie eine Reduzierung des Bearbeitungsaufwands. Schließlich ist die erfindungsgemäße Konfiguration mit dem kombinierten Filter-Dichtungselement ebenfalls unempfindlicher gegen ein Eindringen von Spänen oder Partikeln, die während des Montageprozesses der Zumesseinheit entstehen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Dichtungselement eine Elastomerdichtung, welche direkt mit dem Filterelement verbunden bzw. direkt daran angeformt ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Filterelement radial ausgebildet.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das zumindest eine Dichtungselement ein internes erstes Dichtungselement, welches an einem ersten Endabschnitt des Filterelements radial ausgebildet ist.
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Vorzugsweise ist das erste Dichtungselement mit einer Zentriertase versehen. Das Vorsehen der Zentriertase an dem ersten Dichtungselement vermeidet ein schräges Ansetzen während der Montage. Hierdurch wird das Vorschädigungsrisiko deutlich reduziert.
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Alternativ lässt sich gemäß einer weiteren Ausführungsform die Zumesseinheit auch mit einem externen zweiten Dichtungselement an dem Filterelement ausbilden, welches an einem zweiten Endabschnitt des Filterelements axial ausgebildet ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Magnetventil ein Proportionalventil.
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Vorzugsweise ist die Zumesseinheit an die Hochdruckpumpe anbaubar, insbesondere anschraubbar.
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Gemäß der Erfindung wird darüber hinaus ein Filterelement für eine Zumesseinheit für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Systems, einer Brennkraftmaschine, bereitgestellt, wobei zumindest ein Dichtungselement integral mit dem Filterelement ausgebildet ist. Das Filterelement, welches als eine Einheit mit dem Dichtungselement ausgebildet ist, sieht die Vorteile einer deutlichen Material-, Montagezeit- und somit Kostenreduzierung mit sich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß dem Stand der Technik;
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2 eine Explosionsdarstellung einer Zumesseinheit gemäß dem Stand der Technik;
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3 eine Schnittansicht durch die in 2 dargestellte Zumesseinheit gemäß dem Stand der Technik;
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4 eine vergrößerte Darstellung des unteren Abschnitts der in 3 dargestellten Zumesseinheit gemäß dem Stand der Technik;
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5 eine perspektivische Seitenansicht eines Filterelements gemäß einer Ausführungsform; und
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6 eine perspektivische Seitenansicht eines weiteren Filterelements gemäß einer Ausführungsform.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In 1 ist eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems 1 gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Aus einem Kraftstofftank 2 wird mittels einer Kraftstoffförderpumpe 3 über eine Kraftstoffleitung 4 Kraftstoff zu einer Hochdruckpumpe 5 gefördert, die hier als Radialkolbenpumpe ausgebildet ist. Das Kraftstoffeinspritzsystem 1 umfasst weiterhin eine Zumesseinheit 6 und einen Hochdruckspeicher 7, der auch als Rail bezeichnet wird, welcher wiederum mit hier nicht dargestellten Einspritzventilen verbunden ist, die Kraftstoff in einen ebenfalls nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine einspritzen. Die Zumesseinheit 6 dient dazu, den Zufluss von Kraftstoff von der Kraftstoffförderpumpe 3 zu der Hochdruckpumpe 5 bedarfsabhängig variabel einzustellen. Durch die Zumesseinheit 6 wird dabei ein variabler Durchflussquerschnitt zwischen der Kraftstoffförderpumpe 3 und der Hochdruckpumpe 5 eingestellt, um eine Anpassung der durch die Hochdruckpumpe 5 in den Hochdruckspeicher 7 geförderten Kraftstoffmenge an den Bedarf der Brennkraftmaschine zu ermöglichen. In der Zuleitung zu der Zumesseinheit 6 von der Kraftstoffförderpumpe 3 ist ein Überströmventil 8 angeordnet, das dazu dient, von der Kraftstoffförderpumpe 3 zu viel geförderten Kraftstoff, der bei ganz oder teilweise geschlossener Zumesseinheit 6 nicht zur Hochdruckpumpe 5 gelangen kann, abzusteuern und über die Rücklaufleitung 9 in den Kraftstofftank 2 zurückzuführen. Die Kraftstoffförderpumpe 3, die Zumesseinheit 6 und das Überströmventil 8 sind einem Niederdruckkreislauf des Kraftstoffeinspritzsystems 1 zuzuordnen. Die Hochdruckpumpe 5 und der Hochdruckspeicher 7 sind dagegen einem Hochdruckkreislauf zuzuordnen.
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2 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Zumesseinheit 6 gemäß dem Stand der Technik. Die Zumesseinheit 6 weist ein in einem Magnetgehäuse 11 angeordnetes Magnetventil 10 auf, von welchem hier der Magnetkern 18 und der darin aufnehmbare bzw in dem Magnetkern 18 hin- und her bewegbare Ventilkolben 19 sichtbar sind. An dem Magnetkern 18 sind drei O-Ringe 26 zum Abdichten der Zumesseinheit 6 nach außen und nach innen angeordnet. Darüber hinaus ist ein Filterelement 22 dargestellt, welches in zusammengebautem Zustand der Zumesseinheit 6 über Zulaufbohrungen 23, die in dem Magnetkern 18 vorgesehen sind, angeordnet ist, um Partikel aus dem Niederdruckkreislauf, beispielsweise Paraffin, vor dem Eintreten in die Zumesseinheit 6 zu bewahren.
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In 3 ist eine Schnittansicht durch die in 2 dargestellte Zumesseinheit 6 gemäß dem Stand der Technik gezeigt, welche ein stufenlos regelbares Magnetventil 10 aufweist, welches eine kraftstoffzulaufseitige bzw. saugseitige Mengenregelung der Kraftstoffzuführung zu einer Hochdruckpumpe (siehe 1), an welche die Zumesseinheit 6 anbaubar ist, durchführt. Das Magnetventil 10 ist in dem Magnetgehäuse 11 angeordnet. In dem Magnetgehäuse 11 ist darüber hinaus ein Stecker 12 mit einer elektrischen Schnittstelle untergebracht, über die das Magnetventil 10 mit Strom versorgt werden kann. Das Magnetventil 10 passt die in einen Hochdruckspeicher (siehe 1) des Kraftstoffeinspritzsystems geförderte Kraftstoffmenge dem Leistungsbedarf des Kraftstoffeinspritzsystems an. Das Magnetventil 10 weist ein Lager 13, einen Anker 14 mit Stößel, eine Wicklung mit Spulenkörper 15, einen Topf 16, eine Restluftspaltscheibe 17 und einen Magnetkern 18 auf. Weiterhin ist unterhalb des Ankers 14 ein Ventilkolben 19 mit Steuerschlitzen, der von einer Feder 20 umgeben ist, angeordnet. Die Zumesseinheit 6 ist mittels einer Vielzahl von O-Ringen 21 abgedichtet. Weiterhin ist das Filterelement 22 an dem äußeren Umfang des Magnetkerns 18 angeordnet, so dass die Zulaufbohrungen (siehe 2) durch das Filterelement 22 abgedeckt sind. Die Ansteuerung des Magnetventils 2 geschieht mittels eines PWM-Signals (pulsweitenmoduliertes Signal).
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4 zeigt eine vergrößerte Darstellung des unteren Abschnitts der in 3 dargestellten Zumesseinheit 6 gemäß dem Stand der Technik, wobei der in 4 vergrößerte Abschnitt in 3 durch ein Rechteck umrandet ist. In dieser Vergrößerung ist durch den mit dem Bezugszeichen 25 gekennzeichneten Bereich das Einsparpotential von Material im Bereich des Magnetkerns 18 angedeutet, wenn die erfindungsgemäße Konfiguration, welche im Zusammenhang mit 5 und 6 näher beschrieben wird, anstelle des separaten Filterelements 22 und der O-Ringe 21 eingesetzt wird.
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5 ist eine perspektivische Seitenansicht eines Filterelements 22 gemäß einer Ausführungsform. Im Gegensatz zu den in 2 bis 4 dargestellten Konfigurationen gemäß dem Stand der Technik ist das Filterelement 22 integral mit zwei Dichtungselementen 26, 26 ausgebildet. Das Filterelement 22 sowie die Dichtungselemente 26 sind aus einem Elastomer hergestellt. In der hier dargestellten Ausführungsform ist eines der beiden Dichtungselemente 26, 26' als internes erstes Dichtungselement 26 ausgebildet, welches an einem ersten Endabschnitt 24 des Filterelements 22 radial von diesem abragt. Um ein schräges Ansetzeen während der Montage zu vermeiden, ist das erste Dichtungselement 26 mit einer Zentrierfase 27 versehen. An einem zweiten Endabschnitt 28 des Filterelements 22 ist das andere der beiden Dichtungselemente 26, 26' als externes zweites Dichtungselement 26' ausgebildet, welches von dem zweiten Endabschnitt 28 in axialer Richtung abragt. Das interne erste Dichtungselement 26 dichtet die Zumesseinheit 6 (siehe 2) nach innen ab, wohingegen das externe zweite Dichtungselement 26' die Zumesseinheit 6 nach außen abdichtet.
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6 ist eine perspektivische Seitenansicht eines weiteren Filterelements 22 gemäß einer Ausführungsform. Im Gegensatz zu der in 5 dargestellten Ausführungsform ist hier lediglich ein Dichtungselement, nämlich das interne erste Dichtungselement 26 integral mit dem Filterelement 22 ausgebildet. Das externe zweite Dichtungselement 26' muss bei dieser Ausführungsform als separates zweites Bauteil vorgesehen werden.
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Insgesamt betrachtet wird durch die erfindungsgemäße Konfiguration eine Zumesseinheit 6 bereitgestellt, bei der durch eine Reduzierung der Bauteile eine deutliche Material-, Bauteil-, Montagezeit- und somit Kostenreduzierung erzielt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007057503 A1 [0003]
- DE 19801355 B4 [0004]
