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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Vom Markt bekannt sind Kraftstoffsysteme von Brennkraftmaschinen, bei denen der Kraftstoff aus einem Kraftstofftank mittels einer Vorförderpumpe und einer mechanisch angetriebenen Kraftstoffhochdruckpumpe unter hohem Druck in ein Kraftstoffrail gefördert wird. Ein Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe verfügt hierbei meist über einen topfartigen Deckelabschnitt und einen in dem Deckelabschnitt angeordneten Druckdämpfer in Form einer gasgefüllten Membrandose. Mit einem solchen Druckdämpfer können Druckspitzen in einem Niederdruckbereich des Kraftstoffsystems, das heißt zwischen der Vorförderpumpe und der Kraftstoffhochdruckpumpe ausgeglichen werden. Gleichzeitig dichtet der Deckelabschnitt die Kraftstoffhochdruckpumpe ab und schützt beispielsweise den Druckdämpfer vor mechanischen Einflüssen von außen.
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Offenbarung der Erfindung
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Das der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Problem wird durch eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen genannt. Weitere für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich darüber hinaus in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen.
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Die erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckpumpe hat den Vorteil, dass die Kraftstoffhochdruckpumpe aufgrund des Deckelabschnitts, welcher aus Kunststoff hergestellt ist, sehr kostengünstig herstellbar ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik muss kein teures Tiefziehteil aus Edelstahl hergestellt werden. Vielmehr können die Fertigungs- und Materialkosten aufgrund einer Herstellung des Deckelabschnitts aus Kunststoff, beispielsweise als Spritzgussteil, stark reduziert werden.
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Eine erste Ausgestaltung der Kraftstoffhochdruckpumpe sieht vor, dass der Deckelabschnitt eine erste und eine zweite Kunststoffhalbschale umfasst. Der Deckelabschnitt ist daher einfach zu fertigen, da beispielsweise in einem Spritzgussprozess beide Kunststoffhalbschalen in einem Spritzgusswerkzeug mit zwei Kavitäten gespritzt werden können. Der Druckdämpfer kann dann im weiteren Fertigungsprozess sehr einfach zwischen die beiden Kunststoffhalbschalen eingelegt werden. Hierzu kann eine Kunststoffhalbschale oder können beide Kunststoffhalbschalen einstückig entsprechende Halteabschnitte aufweisen, die den Druckdämpfer sicher haltern. Auf zusätzliche Halteelemente, wie sie bei Metalldeckeln notwendig sind, kann somit verzichtet werden.
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Eine weitere Ausgestaltung der Kraftstoffhochdruckpumpe sieht vor, dass die Kunststoffhalbschalen stoffschlüssig, insbesondere durch Ultraschallschweißen, und vor allem fluiddicht miteinander verbunden sind. Die Verbindung der beiden Halbschalen kann daher besonders kostengünstig und einfach erfolgen, wobei eine fluiddichte Verbindung der beiden Kunststoffhalbschalen ohne zusätzliche Dichtungselemente bereitgestellt werden kann. Der Druckdämpfer kann dabei vorteilhafterweise vor dem Verschweißen zwischen die beiden Kunststoffhalbschalen eingelegt werden.
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Eine weitere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass der Deckelabschnitt einen vorzugsweise mit ihm einstückigen Auslassabschnitt (beispielsweise in Form eines Auslassstutzens) zum Verbinden des Innenraums des Deckelabschnitts mit einem Fluidsystem eines Hauptabschnitts des Pumpengehäuses der Kraftstoffhochdruckpumpe aufweist. Der Auslassabschnitt kann vorteilhafterweise bereits bei der Herstellung einer der beiden Kunststoffhalbschalen an diese angespritzt werden.
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Eine weitere Ausgestaltung der Kraftstoffhochdruckpumpe sieht vor, dass der Auslassabschnitt ein Filterelement aufweist. Das Filterelement kann dabei beispielsweise als Sieb in den Auslassabschnitt eingespritzt sein. Aufgrund der Anordnung des Filterelements im Auslassabschnitt kann auf eine zusätzliche Bearbeitung des Gehäuses der Kraftstoffhochdruckpumpe zur Aufnahme eines Filterelements verzichtet werden. Verunreinigungen der kleinen Kanäle des Fluidsystems des Hauptabschnitts werden durch die Platzierung des Filters im Deckelabschnitt vermieden.
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Weiterhin ist es denkbar, dass am Auslassabschnitt ein Dichtungselement, insbesondere wenigstens ein O-Ring vorhanden ist. Das Dichtungselement kann im Fertigungsprozess einfach am Auslassabschnitt angeordnet werden, wobei beispielsweise O-Ringe einfach in dafür vorgesehenen Nuten am Auslassabschnitt befestigt werden können. Es ist jedoch auch denkbar, als Dichtungselement Dichtmasse am Auslassabschnitt aufzubringen.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass der Deckelabschnitt einen mit ihm einstückigen Einlassabschnitt (vorzugsweise in Form eines Einlassstutzens) zum Verbinden mit einer Niederdruckleitung des Kraftstoffsystems aufweist. Dies ist vorteilhaft, da auf ein Anschweißen eines zusätzlichen Anschlussstutzens verzichtet werden kann. Der Einlassabschnitt kann dabei ebenfalls bereits bei der Herstellung des Deckelabschnitts angespritzt werden. Weiterhin kann der Einlassabschnitt unabhängig von der Position des Auslassabschnitts angeordnet werden, so dass die Position des Einlassabschnitts je nach Fahrzeughersteller kostengünstig positionierbar ist, da auf unnötig lange Anschlussleitungen verzichtet werden kann. Umfasst der Deckelabschnitt zwei Halbschalen, ist es vorteilhaft, wenn der Auslassabschnitt an der einen und der Einlassabschnitt an der anderen Halbschale angeordnet wird.
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Weiterhin ist es möglich, wenn der Deckelabschnitt mit einem Hauptabschnitt der Kraftstoffhochdruckpumpe stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verklebt ist. Durch Verkleben des Deckels mit dem Gehäuse können weitere Befestigungsabschnitte zur Verbindung des Deckelabschnitts mit dem Hauptabschnitt des Pumpengehäuses der Kraftstoffhochdruckpumpe entfallen.
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Denkbar ist ferner, dass der Deckelabschnitt mit dem Hauptabschnitt des Pumpengehäuses formschlüssig, vorzugsweise durch Klammern, weiter vorzugsweise durch Bördeln verbunden ist. Bei einer formschlüssigen Verbindung des Deckelabschnitts mit dem Hauptabschnitt des Pumpengehäuses kann die Verbindung vorteilhafterweise derart lösbar realisiert werden, dass der Deckelabschnitt einfach austauschbar ist. Die Klammern können zuvor in den Deckelabschnitt integriert worden sein, beispielsweise durch angespritzte Biegeabschnitt angeformt sein.
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Eine weitere Ausgestaltung der Kraftstoffhochdruckpumpe sieht vor, dass der Druckdämpfer mindestens eine gasgefüllte Membrandose oder ein am Deckelabschnitt angeordnetes Elastomer umfasst. Eine solche Membrandose ist kostengünstig herstellbar und dämpft Druckspitzen besonders effizient. Ein Elastomer kann einstückig mit dem Deckelabschnitt hergestellt, beispielsweise in diesen eingespritzt werden und ist daher besonders preiswert.
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Weiterhin ist es möglich, wenn ein Schalldämpfungsmittel aus Gewebe und Kunststoff im Deckelabschnitt vorhanden ist. Auf ein Anordnen eines zusätzlichen Schalldämpfers über dem Deckelabschnitt kann somit verzichtet werden.
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Nachfolgend werden Beispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe; und
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2 einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Kraftstoffhochdruckpumpe.
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Ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine trägt in 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Es umfasst einen Kraftstoffbehälter 12, aus dem eine elektrische Vorförderpumpe 14 den Kraftstoff in eine Niederdruckleitung 16 fördert. Diese führt zu einer Kraftstoffhochdruckpumpe ein Form einer Kolbenpumpe 18. Von dieser führt eine Hochdruckleitung 20 zu einem Kraftstoffrail 22. An dieses sind mehrere Injektoren 24 angeschlossen, die den Kraftstoff direkt in ihnen jeweils zugeordnete Brennräume (nicht dargestellt) einspritzen. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 18 weist ein als Rückschlagventil ausgebildetes Einlassventil 26 und ein als Rückschlagventil ausgebildetes Auslassventil 28 auf. Das Einlassventil 26 und das Auslassventil 28 können in einem in 1 nicht dargestellten, jedoch in 2 abschnittsweise im Schnitt gezeigten Pumpengehäuse 29 angeordnet sein.
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An einem Hauptabschnitt 30 des Pumpengehäuses 29 ist in 2 ein in der Draufsicht kreisförmiger Deckelabschnitt 32 aus Kunststoff angeordnet, der einem zylindrischen Behälter gleicht und insoweit einen Innenraum 33 begrenzt, in dem ein als Membrandose ausgebildeter Druckdämpfer 34 vorhanden ist. Der Deckelabschnitt 32 ist mit dem Pumpengehäuse 30 vorliegend mit einer Klebemasse 36 verklebt. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Deckelabschnitt mit dem Pumpengehäuse lösbar, beispielsweise durch Klammern oder Bördeln verbunden ist. Die Klammern können zuvor in den Deckelabschnitt integriert worden sein, beispielsweise durch angespritzte Biegeabschnitt angeformt sein. Denkbar, aber nicht dargestellt, ist, anstelle oder zusätzlich zu der Membrandose ein am Deckelabschnitt angeordnetes Elastomer zur Dämpfung von Druckspitzen zu verwenden.
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Der Deckelabschnitt 32 ist aus einer in 2 oberen Kunststoffhalbschale 38 und einer in 2 unteren Kunststoffhalbschale 40 hergestellt. Der Druckdämpfer 34 ist zwischen einer umlaufenden, sich nach radial außen erstreckenden flanschartigen Stoßfläche 42 der oberen Kunststoffhalbschale 38 und einer umlaufenden, sich nach radial außen erstreckenden flanschartigen Stoßfläche 44 der unteren Kunststoffhalbschale 40 angeordnet. Die beiden Kunststoffhalbschalen 38, 40 sind durch Ultraschallschweißen an den Stoßflächen 42, 44 miteinander verbunden. Der Druckdämpfer 34 wird durch diese Schweißverbindung an seiner Position gehalten.
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An der unteren Kunststoffhalbschale 40 ist ein Auslassabschnitt 46 angeordnet, der vorliegend und lediglich beispielhaft die Form eines stutzenartigen Rohrabschnitts aufweist. Der Auslassabschnitt 46 ist an die untere Kunststoffhalbschale 40 angespritzt und in eine entsprechende Anschlussöffnung 48 im Hauptabschnitt 29 des Pumpengehäuses 30 eingeführt. Ist diese – wie in einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel – zentrisch im Hauptabschnitt, kann die Winkellage des Deckelabschnitts beliebig gewählt werden.
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In dem stutzenartigen Auslassabschnitt 46 ist ein Filterelement 50 angeordnet. Dieses Filterelement 50 kann beispielsweise als ein in den Auslassabschnitt 46 eingespritztes Sieb ausgebildet sein. Der Auslassabschnitt 46 weist an seinem Außenumfang ferner zwei Umfangsnuten 52 auf, in denen als O-Ringe ausgebildete Dichtungselemente 54 angeordnet sind. Letztere dichten den Auslassabschnitt gegenüber der Wand der Anschlussöffnung 48 ab.
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An der oberen Kunststoffhalbschale 38 ist ein als Anschlussstutzen ausgebildeter Einlassabschnitt 56 zur Verbindung des Innenraums 33 des Deckelabschnitts 32 mit der Niederdruckleitung 16 vorgesehen. Der Einlassabschnitt 56 weist dazu einen Kragenabschnitt 58 zum Befestigen der Niederdruckleitung 16 auf. Der Einlassabschnitt 56 ist an die obere Kunststoffhalbschale 38 in horizontaler Richtung angespritzt. Je nach Fahrzeughersteller kann der Einlassabschnitt 56 an einer beliebigen Position an der oberen Kunststoffhalbschale 38 angeordnet werden, wobei eine räumliche Anpassung an die übrigen Nebenaggregate einer Brennkraftmaschine erfolgen kann.
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Im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe 18 bzw. des Kraftstoffsystems 10 fördert die Vorförderpumpe über die Niederdruckleitung 16 Kraftstoff in den Einlassabschnitt 56 des Deckelabschnitts 32. Der im Deckelabschnitt 32 angeordnete Druckdämpfer 34 kann im Niederdruckbereich des Kraftstoffsystems 10 auftretende Druckspitzen ausgleichen. Der Kraftstoff tritt durch in 2 nicht dargestellte Öffnungen am äußeren Rand des Druckdämpfers 34 hindurch und fließt durch das Filterelement 50 und den Auslassabschnitt 46 in die Anschlussöffnung 48 des Hauptabschnitts 30 des Pumpengehäuses 29 und weiter zum Einlassventil 26 der Kraftstoffhochdruckpumpe 18.
