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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Befüllen eines Triebwerksraums einer Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Stand der Technik
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Im Stand der Technik werden für Common Rail Systeme unter anderem Radialkolbenpumpen zum Aufbau des Hochdrucks in einem Hochdruckspeicher des Common Rail Systems verwendet. Die Radialkolbenpumpen können eines oder mehrere Pumpenelemente mit jeweiligen Pumpenkolben aufweisen, welche von einer Antriebswelle mittelbar beispielsweise über einen Nocken in eine Hubbewegung versetzt werden, um einen Saughub, während welchem Kraftstoff in einen Pumpenarbeitsraum der Hochdruckpumpe eingesaugt wird, und einen Druckhub auszuführen, in welchem der angesaugte Kraftstoff komprimiert wird und an den Hochdruckspeicher des Common Rail Systems ausgegeben wird. Zum Fördern des Kraftstoffs aus einem Kraftstofftank zu den jeweiligen Pumpenelementen der Hochdruckpumpe wird in der Regel eine beispielsweise direkt an die Hochdruckpumpe angeflanschte mechanisch betriebene Zahnradpumpe oder eine der Hochdruckpumpe vorgeschaltete elektrische Kraftstoffförderpumpe eingesetzt.
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Beispielsweise ist in
DE 10 2008 043 429 A1 eine Radialkolbenpumpe mit einem Nockenwellenantrieb beschrieben. Hierbei ist in einem Pumpengehäuse eine Antriebswelle drehbar gelagert. Die Antriebswelle weist zwischen zwei Lagerbuchsen eine Nockenbahn auf, die einen Pumpenkolben in einer Hubbewegung antreibt. Der Pumpenkolben ist im Pumpengehäuse in einer radial zur Drehachse der Antriebswelle verlaufenden Zylinderbohrung verschiebbar geführt und stützt sich mit einem Kolbenfuß über eine in einem Rollenschuh drehbar gelagerte Laufrolle an der Nockenbahn ab.
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Das aus dem Rollenschuh, der Laufrolle und der Antriebswelle mit dem darauf angeordneten Nocken gebildete Triebwerk wird bei den aus dem Stand der Technik bekannten Hochdruckpumpen in der Regel durch den der Hochdruckpumpe zugeführten Kraftstoff geschmiert.
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Jedoch ist bei den oben beschriebenen bekannten Hochdruckpumpen bei einer sogenannten „Erstinbetriebnahme” ein aufwändiges Entlüftungsverfahren durchzuführen, um einen sicheren Betrieb gewährleisten zu können. Das Entlüftungsverfahren umfasst mehrere Schritte, wie beispielsweise einen Vorentlüftungsschritt, des Niederdruckkreislaufs, einen weiteren Vorentlüftungsschritt des Hochdruckkreislaufs und einen Normalbetrieb gemäß vorgegebenen Betriebsbedingungen. Ein Trockenlauf bzw. ein Betrieb der Hochdruckpumpe ohne Zulaufdruck kann zu einer Beschädigung der Hochdruckpumpe führen.
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Daher ist es erforderlich, eine Hochdruckpumpe zu schaffen, die ein einfacheres, schnelles und effektives Befüllen und Entlüften des Triebwerksraums der Hochdruckpumpe ermöglicht.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine vorgesehen, welche ein in einem Gehäuse angeordnetes Triebwerk mit einer mit zumindest einem Nocken versehenen Antriebswelle und einer Stößelbaugruppe, und zumindest einen Pumpenkolben aufweist, welcher durch die Drehung der Antriebswelle um eine Drehachse herum über den zumindest einen an der Antriebswelle angeordneten Nocken und die an dem Pumpenkolben angeordnete Stößelbaugruppe in einer Hubbewegung in im Wesentlichen radialer Richtung zu der Drehachse der Antriebswelle angetrieben wird, wobei das Triebwerk in einem in dem Gehäuse vorgesehenen Triebwerksraum angeordnet ist, welcher über einen an dem Gehäuse ausgebildeten Anschluss direkt mit einem Schmiermittel befüllbar und entlüftbar ist. Durch die erfindungsgemäße Konfiguration kann über den Anschluss der Kraftstoff direkt in den Triebwerksraum gefüllt werden, wodurch das Risiko einer Triebwerksvorschädigung bei der Pumpeninbetriebnahme aufgrund unzureichender Pumpenerstbefüllung und Entlüftung effektiv vermieden wird. Die Hochdruckpumpe ist darüber hinaus auch einfach und leicht zu befüllen, wenn beim Service, nach einer Tankleerfahrt oder beim Filtertausch das Schmiermittel im Triebwerksraum zu ersetzen ist. Weiterhin bietet die erfindungsgemäße Konfiguration eine Einsparung von Entlüftungszeit, eine Einsparung von Taktzeit im Produktionswerk der Hochdruckpumpe, den Vorteil der systemunabhängigen (unabhängig von Leitungslängen, Filterauslegung usw.) Entlüftung der Hochdruckpumpe, eine unabhängige Befüllung der Hochdruckpumpe von der Anbaulage am Motor und eine Einsparung einer Priming-Pumpe im Niederdrucksystem.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist in dem Anschluss ein Befüllventil angeordnet. Über das Befüllventil kann die gewünschte bzw. erforderliche Kraftstoffmenge direkt in den Triebwerksraum eingebracht werden.
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Gemäß noch einer bevorzugten Ausführungsform ist das Befüllventil als Rückschlagventil, insbesondere als Schrader-Ventil, ausgebildet.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Schmiermittel Kraftstoff.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn der Anschluss direkt mit dem Triebwerksraum verbunden ist. Dies stellt eine zuverlässige und schnelle Befüllung des Triebwerksraum sicher, die auch besonders einfach ausführbar ist.
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Vorzugsweise ist die Hochdruckpumpe als Radialkolbenpumpe ausgebildet.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der durch die Hochdruckpumpe mit Hochdruck zu beaufschlagende Kraftstoff über eine Zahnradpumpe gefördert, welche an das Gehäuse der Hochdruckpumpe angeflanscht ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der durch die Hochdruckpumpe mit Hochdruck zu beaufschlagende Kraftstoff über eine Elektrokraftstoffpumpe gefördert werden, welche der Hochdruckpumpe vorgeschaltet ist.
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Gemäß der Erfindung wird darüber hinaus ein Verfahren zum Befüllen eines Triebwerksraums einer Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine mit einem Schmiermittel, insbesondere mit Kraftstoff, bereitgestellt, wobei der Triebwerksraum in einem Gehäuse der Hochdruckpumpe vorgesehen ist, wobei das Verfahren den Schritt umfasst des Einbringens von Schmiermittel in den Triebwerksraum über einen an dem Gehäuse vorgesehenen Anschluss, welcher mit einem Befüllventil, welches als Rückschlagventil ausgebildet ist, versehen ist, wobei das Schmiermittel über den Anschluss dem Triebwerksraum direkt zugeführt wird, und wobei das einzubringende Volumen an Schmiermittel dem Volumen des Triebwerksraums entspricht. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders einfach und zuverlässig, so dass eventuelle Beschädigungen durch falsches Handhaben der Hochdruckpumpe insbesondere bei der Erstbefüllung der Hochdruckpumpe sicher vermieden werden können. Auch ist das erfindungsgemäße Verfahren mit einer vorteilhaften Reduzierung der Verfahrensschritte durchführbar.
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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 teilweise Schnittansicht durch eine Hochdruckpumpe gemäß dem Stand der Technik;
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2 eine schematische Darstellung des Kraftstoffflusses durch eine Hochdruckpumpe gemäß einer Ausführungsform.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In 1 ist eine Hochdruckpumpe 1 für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß dem Stand der Technik dargestellt, die als Radialkolbenpumpe ausgebildet ist. Die Hochdruckpumpe 1 gemäß dem Stand der Technik weist ein Gehäuse 2 auf, das mehrteilig ausgebildet ist, und in dem eine rotierend angetriebene Antriebswelle 3 angeordnet ist, auf welcher ein Nocken 4 vorgesehen ist. Die Hochdruckpumpe 1 weist ein in einem Zylinderkopf 5 angeordnetes Pumpenelement 6 mit einem Pumpenkolben 7 auf, der durch den Nocken 4 der Antriebswelle 3 mittelbar in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung zur Drehachse 21 der Antriebswelle 3 angetrieben wird. Der Pumpenkolben 7 ist in einer Zylinderbohrung 8 im Zylinderkopf 5 dicht verschiebbar geführt und begrenzt mit seiner der Antriebswelle 3 abgewandten Stirnseite in der Zylinderbohrung 8 einen Pumpenarbeitsraum 9. An seinem dem Pumpenarbeitsraum 9 abgewandten Ende weist der Pumpenkolben 7 einen im Durchmesser gegenüber seinem übrigen Bereich vergrößerten Kolbenfuß 19 auf. Wie in der Figur erkannt werden kann, ist der Zylinderkopf 5 mit einem Schaftabschnitt 10 versehen, in welchem die den Pumpenkolben 7 aufnehmende Zylinderbohrung 8 vorgesehen ist, und um welchen herum die Feder 11 angeordnet ist. Der Pumpenarbeitsraum 9 weist über einen im Gehäuse 2 verlaufenden Kraftstoffzulaufkanal (nicht dargestellt) eine Verbindung mit einem Kraftstoffzulauf beispielsweise einer Förderpumpe auf. An der Mündung des Kraftstoffzulaufkanals in den Pumpenarbeitsraum 9 ist ein in den Pumpenarbeitsraum 9 öffnendes Einlassventil 12 angeordnet, das ein federbelastetes Ventilglied 13 aufweist. Der Pumpenarbeitsraum 9 weist außerdem über einen im Zylinderkopf 5 verlaufenden Kraftstoffablaufkanal 14 eine Verbindung mit einem Auslass auf, der beispielsweise mit einem Hochdruckspeicher (nicht dargestellt) eines Common Rail Systems verbunden ist. Mit dem Hochdruckspeicher sind ein oder vorzugsweise mehrere an den Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnete Injektoren (nicht dargestellt) verbunden, durch die Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. An der Mündung des Kraftstoffablaufkanals 14 in den Pumpenarbeitsraum 9 ist ein aus dem Pumpenarbeitsraum 9 öffnendes Auslassventil 15 angeordnet.
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Dem Pumpenelement 6 ist eine Stößelbaugruppe 22 mit einem hohlzylindrischen Rollenstößel 16, einem Rollenschuh 17 und einer Laufrolle 18 zugeordnet, über die sich der Pumpenkolben 7 am Nocken 4 der Antriebswelle 3 abstützt. Die Stößelbaugruppe 22 und der Pumpenkolben 7 werden durch die vorgespannte Feder 11 zum Nocken 4 der Antriebswelle 3 hin gedrückt. Die Feder 11 ist als den Pumpenkolben 7 umgebende Schraubendruckfeder ausgebildet. Die Feder 11 stützt sich einerseits an einer Gehäusewand des Zylinderkopfes 5 und andererseits an einem Federteller 20 ab. Der Federteller 20 ist mit dem Pumpenkolben 7 verbunden, so dass die Feder 11 sowohl auf den Pumpenkolben 7 als auch auf den Rollenstößel 16 wirkt, um diese gegen den Nocken 4 der Antriebswelle 3 zu drücken. Die Antriebswelle 3 mit dem darauf angeordneten Nocken 4 sowie der Rollenschuh 17 mit der darin angeordneten Laufrolle 18 bilden das Triebwerk 25 der Hochdruckpumpe 1, welches in einem durch das Gehäuse 2 gebildeten Triebwerksraum 26 angeordnet ist. Weiterhin ist in 1 erkennbar, dass die Hochdruckpumpe 1 eine Zumesseinheit 23 zum Zumessen einer vorbestimmten Kraftstoffmenge aufweist, und dass an dem Gehäuse 2 ein Anbauflansch 24 vorhanden ist. Der mit Hochdruck zu beaufschlagende Kraftstoff kann der Hochdruckpumpe 1 entweder über eine hier nicht dargestellte mechanische Kraftstoffpumpe, wie beispielsweise eine an das Gehäuse 2 der Hochdruckpumpe 1 angebaute Zahnradpumpe, oder über eine elektrische Kraftstoffpumpe zugeführt werden.
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2 ist eine schematische Darstellung des Kraftstoffflusses durch eine Hochdruckpumpe 1 gemäß einer Ausführungsform, wobei die durchgezogene Linie den Kraftstofffluss andeutet, der bei Einsatz einer elektrischen Kraftstoffförderpumpe durchlaufen wird, und die gestrichelte Linie den Fall darstellt, wenn stattdessen eine mechanische Zahnradpumpe, die in der Figur durch das Bezugszeichen 27 gekennzeichnet ist, eingesetzt wird. Wie hier ersichtlich ist, tritt der Kraftstoff an einem Niederdruckeinlass 28 in die Zahnradpumpe 27 ein und wird von dort an den Triebwerksraum 26 der Hochdruckpumpe weitergeleitet. Von dort wird er einerseits einem vorderen Lager 29 und einem hinteren Lager 30 der hier nicht dargestellten Antriebswelle zugeführt, um diese zu schmieren. Von hier gelangt der Kraftstoff dann wiederum an einen Niederdruckauslass 31, um beispielsweise entweder in einen Kraftstofftank (nicht dargestellt) zurückgeführt zu werden oder dem Niederdruckeinlass 28 der Zahnradpumpe 27 wieder zugeführt zu werden. Der Kraftstoff kann ebenfalls von dem Triebwerksraum 26 über ein Überlaufventil 32 zu dem Niederdruckauslass 31 gelangen. Der mit Hochdruck zu beaufschlagende Kraftstoff wird weiterhin über ein Proportionalventil 33 einem ersten in einem Pumpenarbeitsraum (siehe 1) angeordneten Pumpenkolben 7 und einen zweiten in einem Pumpenarbeitsraum angeordneten Hochdruckkolben 7' zugeführt, um durch diese in den jeweiligen Pumpenarbeitsräumen verdichtet zu werden. Der dann mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff wird über Hochdruckauslässe 34, 34' aus der Hochdruckpumpe 1 ausgegeben, um einem hier nicht dargestellten Hochdruckspeicher zugeführt zu werden. Um das aufwändige und fehlerträchtige Entlüftungs- und Befüllungsverfahren beispielsweise bei der „Erstinbetriebnahme” der Hochdruckpumpe 1 oder nach einer Wartung zu vermeiden, ist an dem Gehäuse (nicht dargestellt) der Hochdruckpumpe 1 ein Anschluss 35 mit einem Befüllventil 36 vorgesehen, über welchen der Triebwerksraum 26 direkt mit einem definierten Kraftstoffvolumen befüllt werden kann. Das definierte Kraftstoffvolumen entspricht dabei dem Volumen des Triebwerksraums 26. Beim direkten Befüllen des Triebwerksraums 26 über den Anschluss 35 muss keine Drosselung der Zahnradpumpe 27 berücksichtigt werden.
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Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe 1 ermöglicht somit ein besonders einfaches und sicheres Befüllen des Triebwerksraums mit Kraftstoff bei der Erstinbetriebnahme, so dass eine Triebwerksvorschädigung zuverlässig vermieden werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008043429 A1 [0003]
