DE102012218122A1

DE102012218122A1 - Kraftstoffhochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE102012218122A1
Application number: DE201210218122
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Terasaki; Markus Schetter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-10-04
Filing date: 2012-10-04
Publication date: 2014-04-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere Steckpumpe, für ein Kraftstoffeinspritzsystem zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine umfassend einen Pumpenkolben (1), der einerseits in einer Führungsbohrung (2) eines Hohlzylinders (3) hubbeweglich geführt und andererseits zur Abstützung an einer Nocken- oder Exzenterwelle mit einer Stößelbaugruppe (4) verbunden ist, sowie wenigstens eine Dichtungsanordnung (5). Erfindungsgemäß ist die Dichtungsanordnung (5) innerhalb der Führungsbohrung (2) in axialem Abstand zu einer in die Führungsbohrung (2) mündenden Leckagebohrung (6) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine insbesondere als Steckpumpe ausgestaltete Kraftstoffhochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Eine als Steckpumpe ausgeführte Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine geht beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2008 002 195 A1 hervor. Sie umfasst einen in einem Hohlzylinder aufgenommenen Kolben mit einem Ende, das den Hohlzylinder überragt und durch eine Druckfeder an einen radialen Vorsprung einer um eine Achse rotierenden Antriebswelle in dem Hohlzylinder in eine hin- und hergehende Bewegung versetzbar ist. Zur Trennung der Medien Kraftstoff und Schmieröl, wobei insbesondere das Eindringen von Kraftstoff in den ölbeaufschlagten Innenraum der Verbrennungskraftmaschine verhindert werden soll, wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, das das den Hohlzylinder überragende Ende des Kolbens und der Hohlzylinder durch einen Faltenbalg flüssigkeitsdicht verbunden sind und ein vom Faltenbalg, dem Hohlzylinder und dem Pumpenkolben umschlossener Ringraum an eine Leckageleitung angeschlossen ist, wobei die Leckageleitung unmittelbar in den Ringraum mündet.
Faltenbalg-Dichtungen der vorstehend genannten Art gehören zu den berührlosen Dichtverfahren. Sie weisen den Nachteil auf, dass ein Defekt zum sofortigen Ausfall der Verbrennungskraftmaschine führt.
Darüber hinaus sind berührende Dichtverfahren, wie beispielsweise metallische Dichtungen bekannt, welche über einen leckagebehafteten Ringspalt eine Abdichtung ausbilden. Mit Verschärfung der Abgasgesetzte ist eine solche Leckage nicht mehr hinnehmbar.
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt daher der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere Steckpumpe, anzugeben, über welche eine dauerhaft sichere Medientrennung gewährleistet ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Offenbarung der Erfindung
Die vorgeschlagene Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere Steckpumpe, für ein Kraftstoffeinspritzsystem zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine umfasst einen Pumpenkolben, der einerseits in einer Führungsbohrung eines Hohlzylinders hubbeweglich geführt und andererseits zur Abstützung an einer Nocken- oder Exzenterwelle mit einer Stößelbaugruppe verbunden ist, sowie wenigstens eine Dichtungsanordnung. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Dichtungsanordnung innerhalb der Führungsbohrung in axialem Abstand zu einer in die Führungsbohrung mündenden Leckagebohrung angeordnet ist. Die Anordnung der Dichtungsanordnung innerhalb der Führungsbohrung und in axialem Abstand zur Leckagebohrung verringert die Gefahr eines Ausfalls der Brennkraftmaschine im Falle eines Defektes der Dichtungsanordnung. Denn die Führungsbohrung im Bereich zwischen der Dichtungsanordnung und der Leckagebohrung bildet einen Führungsspalt aus, der nach Art einer metallischen Dichtung eine Abdichtung bewirkt. Diese ist zwar leckagebehaftet, verhindert aber den Ausfall der Brennkraftmaschine, so dass die geringfügig erhöhten Leckagewerte kurzzeitig hinnehmbar sind. Als weiterhin vorteilhaft erweist sich, dass die Entkopplung von Dichtungsanordnung und Leckagebohrung eine Verringerung der Druckpulsationen vor der Dichtungsanordnung bewirkt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Dichtungsanordnung als Stangendichtung ausgeführt. Das heißt, dass ein weiteres berührendes Dichtverfahren zum Einsatz gelangt. Der Vorteil der Stangendichtung ist es, dass sie innerhalb der Führungsbohrung angeordnet werden kann.
Weiterhin bevorzugt mündet die Leckagebohrung über eine die Führungsbohrung radial erweiternde Ringnut in die Führungsbohrung. Die Ringnut dient somit als Sammelstelle, über welche die Leckagemenge der Leckagebohrung zugeführt wird. Die über den Führungsspalt abströmende Leckagemenge wird auf diesem Wege sicher der Leckagebohrung zugeleitet.
Bevorzugt teilt die Ringnut die Führungsbohrung in einen ersten Führungsabschnitt mit einer Länge l₁ und einen zweiten Führungsabschnitt mit einer Länge l₂. Der erste Führungsabschnitt erstreckt sich dabei vorzugsweise zwischen der Dichtungsanordnung und der Leckagebohrung, während sich der zweite Führungsabschnitt zwischen der Leckagebohrung und einem Pumpenarbeitsraum erstreckt. Es werden somit zwei Bereiche geschaffen, die nach Art einer metallischen Dichtung eine Abdichtung und damit eine Medientrennung bewirken. Während der erste Führungsabschnitt eine niederdruckseitige Abdichtung bewirkt, wird durch den zweiten Führungsabschnitt ein Hochdruckbereich der Pumpe vom Niederdruckbereich getrennt.
Vorteilhafterweise bildet wenigstens eine die Führungsbohrung begrenzende Führungsfläche zugleich eine Dichtfläche einer Ringspaltdichtung aus. Der erste und/oder der zweite Führungsabschnitt können demzufolge als Ringspaltdichtung bzw. metallische Dichtung ausgelegt sein. Dadurch wird die über den Führungsspalt abströmende Leckagemenge reduziert.
Als weiterbildende Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die Länge l₁ des ersten Führungsabschnitts im Wesentlichen dem axialen Abstand der Dichtungsanordnung zur Leckagebohrung entspricht. Das heißt, dass sich die Ringspaltdichtung im ersten Führungsabschnitt über die gesamte Länge l₁ erstreckt. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Länge l₁ das 1- bis 1,5-fache des Hubes des Pumpenkolbens beträgt.
Bei der vorstehend beschriebenen Erfindung kommen demnach wenigstens zwei Dichtverfahren zum Einsatz, welche vorzugsweise eine Stangendichtung sowie eine metallische Dichtung umfassen. Die Kombination beider Dichtverfahren gewährleistet somit eine besonders sichere Medientrennung. Zugleich kann bei Ausfall eines Dichtverfahrens, insbesondere der Dichtungsanordnung, die Brennkraftmaschine weiter betrieben werden, da die Ringspaltdichtung weiterhin eine Abdichtung gewährleistet. Durch die Kombination beider Dichtverfahren wird zudem die Belastung der Dichtungsanordnung reduziert, so dass weniger oft mit einem Ausfall zu rechnen ist. Denn der axiale Abstand zwischen der Dichtungsanordnung und der Leckagebohrung entkoppelt diese, was zur Folge hat, dass die Dichtungsanordnung weniger stark Druckpulsationen ausgesetzt ist.
Die neben der Dichtungsanordnung vorgesehene weitere Abdichtung in Form einer metallische Dichtung erstreckt sich dabei über zwei durch die Ringnut voneinander getrennte Führungsabschnitte der Führungsbohrung, so dass zugleich eine Abdichtung eines Hochdruckbereiches gegenüber einem Niederdruckbereich gegeben ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine als Steckpumpe ausgeführte erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckpumpe im Bereich Kolbenabstützung,
2 einen Ausschnitt der 1 im Bereich der Kolbenführung,
3 einen Ausschnitt der 1 im Bereich der Ringnut und
4 eine perspektivische Darstellung der Stangendichtung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die in der 1 dargestellte Steckpumpe umfasst einen Pumpenkolben 1, der einerseits in einer Führungsbohrung 2 eines Hohlzylinders 3 hubbeweglich geführt und andererseits mit einer Stößelbaugruppe 4 verbunden ist. Die Verbindung erfolgt über einen Federteller 17, der eine zentrale Öffnung aufweist, durch welche der Pumpenkolben 1 in der Weise hindurchgeführt ist, das der Federteller 17 einen Kolbenfuß 18 des Pumpenkolbens 1 hintergreift. An dem Federteller 17 ist eine Stößelfeder 16 abgestützt, deren Federkraft den Federteller 17 in Anlage mit einem Stößelkörper 14 hält und auf diese Weise auch den Pumpenkolben 1 in seiner Lage fixiert. Im Stößelkörper 14 ist eine Laufrolle 15 drehbar gelagert, welche der Abstützung der Stößelbaugruppe 4 auf einer Nocken- oder Exzenterwelle (nicht dargestellt) dient.
Die den Pumpenkolben 1 aufnehmende Führungsbohrung 2 des Hohlzylinders 3 mündet an ihrem dem Kolbenfuß 18 zugewandten Ende in eine zentrale Ausnehmung 19, in welcher eine Dichtungsanordnung 5 in Form einer Stangendichtung angeordnet ist. Die Stangendichtung ist hülsenförmig gestaltet und weist an ihren beiden Stirnflächen jeweils eine Ringnut 20 auf (siehe 4). Über einen Sicherungsring 21 wird die Stangendichtung in der Ausnehmung 19 fixiert.
In einem axialen Abstand zur Dichtungsanordnung 5 weist die Führungsbohrung 2 eine Erweiterung in Form einer Ringnut 7 auf, in welche eine Leckagebohrung 6 mündet. Die Leckagebohrung 6 dient der Rückführung einer Leckagemenge, die über einen zwischen dem Pumpenkolben 1 und dem Hohlzylinder 3 ausgebildeten Führungsspalt abströmt, wenn beispielsweise die Dichtungsanordnung 5 defekt sein sollte. In der Ringnut 7 sammelt sich die Leckagemenge und wird der Leckagebohrung zugeführt (siehe 3).
Die Ringnut 7 teilt die Führungsbohrung 2 in einen ersten Führungsabschnitt 8 mit einer Länge l₁ und einen zweiten Führungsabschnitt 9 mit einer Länge l₂ (siehe 2). Die sich über die Führungsabschnitte 8, 9 erstreckenden Führungsflächen 11, 12 dienen zugleich als Dichtflächen einer Ringspaltdichtung 13, die sich jeweils unterhalb und oberhalb der Ringnut 7 erstreckt. Die Ringspaltdichtung 13 oberhalb der Ringnut 7 soll eine verminderte Leckage aus einem Pumpenarbeitsraum 10 der Hochdruckpumpe bewirken, in welchem im Förderbetrieb Hochdruck herrscht. Die dennoch über den Führungsspalt im zweiten Führungsabschnitt austretende Leckagemenge sammelt sich zunächst in der Ringnut 7 und wird dann über die Leckagebohrung 6 einem Rücklauf (nicht dargestellt) zugeführt.
Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden demnach eine Stangendichtung und eine metallische Dichtung bzw. eine Ringspaltdichtung 13 kombiniert. Wobei die Ringspaltdichtung 13 im Bereich des ersten Führungsabschnitts 8 als Sicherheitsdichtung dient, für den Fall, dass beispielsweise die Stangendichtung defekt ist. Um die Sicherheitsdichtung auszubilden, wurde die Leckagebohrung 6 von der Dichtungsanordnung 5 entkoppelt, d.h. in einem axialen Abstand zur Dichtungsanordnung 5 ausgebildet.
Der Vorteil der vorgeschlagenen Anordnung zeigt sich nicht nur in einer verminderten Leckage, sondern ferner in einer geringeren Beanspruchung der Dichtungsanordnung 5. Denn die Entkopplung hat ferner zur Folge, dass Druckpulsationen vor der Dichtungsanordnung 5 verringert werden.
Ferner ist bei dieser Anordnung nicht zu befürchten, dass ein Defekt der Dichtungsanordnung zu einem Ausfall der Brennkraftmaschine führt. Damit steigen die Robustheit der Hochdruckpumpe sowie die Robustheit des Systems, in welcher die Kraftstoffhochdruckpumpe zum Einsatz gelangt.
Da die Aufgabe der Medientrennung zwischen Motoröl und Kraftstoff (Benzin/Diesel) insbesondere bei Steckpumpen problematisch ist, kommt hier der Erfindungsgedanke besonders gut zum Tragen.
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 102008002195 A1 [0002]

Claims

Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere Steckpumpe, für ein Kraftstoffeinspritzsystem zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine umfassend einen Pumpenkolben (1), der einerseits in einer Führungsbohrung (2) eines Hohlzylinders (3) hubbeweglich geführt und andererseits zur Abstützung an einer Nocken- oder Exzenterwelle mit einer Stößelbaugruppe (4) verbunden ist, sowie wenigstens eine Dichtungsanordnung (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung (5) innerhalb der Führungsbohrung (2) in axialem Abstand zu einer in die Führungsbohrung (2) mündenden Leckagebohrung (6) angeordnet ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung (5) als Stangendichtung ausgeführt ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leckagebohrung (6) über eine die Führungsbohrung (2) radial erweiternde Ringnut (7) in die Führungsbohrung (2) mündet.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (7) die Führungsbohrung (2) in einen ersten Führungsabschnitt (8) mit einer Länge (l₁) und einen zweiten Führungsabschnitt (9) mit einer Länge (l₂) teilt, wobei sich vorzugsweise der erste Führungsabschnitt (8) zwischen der Dichtungsanordnung (5) und der Leckagebohrung (6) und der zweite Führungsabschnitt (9) zwischen der Leckagebohrung (6) und einem Pumpenarbeitsraum (10) erstrecken.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine die Führungsbohrung (2) begrenzende Führungsfläche (11, 12) zugleich eine Dichtfläche einer Ringspaltdichtung (13) ausbildet.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (l₁) des ersten Führungsabschnitts (8) im Wesentlichen dem axialen Abstand der Dichtungsanordnung (5) zur Leckagebohrung (6) entspricht und/oder das 1- bis 1,5-fache des Hubes des Pumpenkolbens (1) beträgt.