DE102013212117A1

DE102013212117A1 - High-pressure fuel pump for a fuel injection system of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102013212117A1
Application number: DE201310212117
Authority: DE
Inventors: Francesco Lucarelli; Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2015-01-08

Abstract

Es wird eine Kraftstoffhochdruckpumpe (10) für ein Kraftstoff-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Die Kraftstoffhochdruckpumpe umfasst eine Antriebswelle (20), welche in einem Gehäuse (30) der Kraftstoffhochdruckpumpe (10) gelagert ist. Ferner ist ein erster Wellendichtring (22) vorgeschlagen, welcher in einer Lagerbohrung (32) des Gehäuses (30) anliegt und einen Ringspalt (35) zwischen Gehäuse (30) und Antriebswelle (20) gegenüber einem Innenraum (38) des Gehäuses (30) abdichtet. Ferner ist ein zweiter Wellendichtring (24) vorgeschlagen, welcher in der Lagerbohrung (32) des Gehäuses (30) anliegt und den Ringspalt (35) zwischen Gehäuse (30) und Antriebswelle (20) abdichtet, wobei ein Schmierstoffeintritt von außen in das Gehäuse (30) unterbunden wird. An einem Pumpenflansch (33) der Kraftstoffhochdruckpumpe (10) ist ein Ölsammelring (50) angeordnet, welcher nach außen strömendes Schmiermittel (58) auffängt und der Antriebswelle (20) im Bereich des zweiten Wellendichtrings (24) zuführt.A high-pressure fuel pump (10) for a fuel injection system of an internal combustion engine is proposed. The high-pressure fuel pump comprises a drive shaft (20) which is mounted in a housing (30) of the high-pressure fuel pump (10). Furthermore, a first shaft sealing ring (22) is proposed, which rests in a bearing bore (32) of the housing (30) and an annular gap (35) between the housing (30) and drive shaft (20) relative to an interior (38) of the housing (30). seals. Further, a second shaft seal (24) is proposed which in the bearing bore (32) of the housing (30) rests and seals the annular gap (35) between the housing (30) and the drive shaft (20), wherein a lubricant inlet from the outside into the housing ( 30) is prevented. Arranged on a pump flange (33) of the high-pressure fuel pump (10) is an oil collecting ring (50) which collects outwardly flowing lubricant (58) and supplies the drive shaft (20) in the region of the second shaft sealing ring (24).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine. Aus dem Stand der Technik sind Kraftstoffhochdruckpumpen bekannt, welche als Teil eines Kraftstoffeinspritzsystems den Kraftstoff auf hohen Druck verdichten und dann einem Hochruckspeicher zuführen. Aus dem Hochdruckspeicher wird der Kraftstoff mittels daran angeschlossener Einspritzventile in den Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt. Bekannte Hochdruckpumpen umfassen ein Gehäuse, in dem eine Antriebswelle der Kraftstoffhochdruckpumpe drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle wird entweder direkt von einer Motornockenwelle oder Kurbelwelle angetrieben oder kann indirekt über eine Zahnradpaarung, einen Kettentrieb oder einen Riementrieb, insbesondere einen Zahnriemen angetrieben werden. Auf der Antriebswelle der Pumpe, welche in der Regel als Nockenwelle ausgeführt ist, wird hierzu ein beispielsweise ein Zahnrad montiert, welches mit der Antrieb der Brennkraftmaschine in Wirkverbindung steht. Ein solches Zahnrad der Pumpe muss während des Betriebs geschmiert werden. Die Schmierung erfolgt in der Regel mittels Ölanspritzung oder Ölbetropfung durch das Motoröl. Um ein Vermischen von Kraftstoff und Motoröl zu vermeiden und die Gefahr von Schmieröleintrag in die Hochdruckpumpe zu reduzieren, ist auf der Antriebswelle der Hochdruckpumpe ein Wellendichtring verbaut, welcher zwischen Antriebswellen und Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe die Antriebswelle nach außen gegen Schmieröleintrag abdichtet. Eine solche Abdichtung einer Kraftstoffhochdruckpumpe ist beispielsweise aus der DE 10 2011 081 852 bekannt.The invention relates to a high-pressure fuel pump for a fuel injection system of an internal combustion engine. High-pressure fuel pumps are known from the prior art which, as part of a fuel injection system, compress the fuel to high pressure and then supply it to a high-pressure accumulator. From the high-pressure accumulator, the fuel is injected into the combustion chamber of an internal combustion engine by means of injection valves connected thereto. Known high-pressure pumps comprise a housing in which a drive shaft of the high-pressure fuel pump is rotatably mounted. The drive shaft is either driven directly by an engine camshaft or crankshaft or can be driven indirectly via a gear pair, a chain drive or a belt drive, in particular a toothed belt. On the drive shaft of the pump, which is usually designed as a camshaft, for example, a gear is mounted, which is in operative connection with the drive of the internal combustion engine. Such a gear of the pump must be lubricated during operation. The lubrication is usually done by Ölanspritzung or Ölbetrropfung by the engine oil. In order to avoid a mixing of fuel and engine oil and to reduce the risk of lubricating oil entry into the high-pressure pump, a shaft seal is installed on the drive shaft of the high-pressure pump, which seals the drive shaft outward against lubricating oil entry between drive shafts and housing of the high-pressure fuel pump. Such a seal of a high-pressure fuel pump is for example from the DE 10 2011 081 852 known.

In ungünstigen Betriebszuständen kann es bei bekannten Kraftstoffhochdruckpumpen dazu kommen, dass der nach außen abdichtende Wellendichtring nicht genügend mit Schmiermittel versorgt wird. Dadurch erhöht sich er Verschleiß zwischen Dichtlippe des Wellendichtrings und der Antriebswelle der Kraftstoffhochdruckpumpe, wodurch es zu Verschleiß am Wellendichtring und im weiteren Verlauf zu Öleintrag in das Pumpengehäuse kommen kann. Zusätzlich kann es zu Schäden an dem nach innen abdichtenden, pumpenseitigen Wellendichtring kommen, wenn sich Rußpartikel, welche im Motoröl gelöst sein können im Bereich des inneren Wellendichtrings ablagern, wodurch der nach innen abdichtende Wellendichtring beschädigt werden kann und es zu einer Kraftsoffleckage aus der Pumpe kommen kann. Sind beide Wellendichtringe beschädigt, kann es zu einem Öleintrag in die Kraftstoffhochdruckpumpe kommen, was zu Emissionsproblemen führen kann.In unfavorable operating conditions, with known high-pressure fuel pumps, it may happen that the outwardly sealing shaft sealing ring is not sufficiently supplied with lubricant. As a result, it increases wear between the sealing lip of the shaft seal and the drive shaft of the high-pressure fuel pump, which can lead to wear on the shaft seal and in the course to oil entry into the pump housing. In addition, damage to the ingress-sealing, pump-side shaft sealing ring may occur if soot particles, which may be dissolved in the engine oil, deposit in the region of the inner shaft sealing ring, as a result of which the inwardly sealing shaft sealing ring can be damaged and there is a force-off leakage from the pump can. If both shaft seals are damaged, an oil entry into the high-pressure fuel pump can occur, which can lead to emission problems.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckpumpe mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, dass dem nach außen abdichtende Wellendichtring durch den Ölsammelring kontrolliert Schmiermittel zugeführt wird, wodurch sowohl ein hinreichende Schmierung zwischen Antriebswelle der Kraftstoffhochdruckpumpe und Wellendichtring erreicht wird, jedoch auf der anderen Seite Druckspitzen und Druckpulsationen am Wellendichtring vermieden werden, welche die Funktionalität des Wellendichtrings stören können.The high-pressure fuel pump according to the invention with the features mentioned in claim 1 has the advantage that the outwardly sealing shaft seal controlled by the oil collection ring lubricant is supplied, whereby both a sufficient lubrication between the drive shaft of the high-pressure fuel pump and shaft seal is achieved, but on the other side pressure peaks and Pressure pulsations are avoided on the shaft seal, which can interfere with the functionality of the shaft seal.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Kraftstoffhochdruckpumpe möglich.The measures cited in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim high-pressure fuel pump are possible.

Eine erste vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass in dem Ölsammelring eine Nut ausgebildet ist. In der Nut sammelt sich das Schmiermittel und kann so einem Ort zugeführt werden, an dem dieses Schmiermittel benötigt wird, insbesondere dem Bereich der Antriebswelle der Kraftstoffhochdruckpumpe, in dem der nach außen abdichtende, zweite Wellendichtring angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Nut von einer Stirnseite des Gehäuses der Kraftstoffhochdruckpumpe bis zu einem freien Ende des Pumpenflansches ein Gefälle aufweist, so dass das Schmiermittel aufgrund der Schwerkraft in Richtung des freien Endes des Pumpenflansches abfließt. Durch ein entsprechendes Gefälle in der Nut wird das Schmiermittel nicht nur gesammelt, sondern aufgrund der Schwerkraft kontinuierlich und gezielt an eine Stelle gefördert, an der erhöhter Schmiermittelbedarf besteht. Ebenfalls mit Vorteil ist dabei vorgesehen, dass die Nut im Ölsammelring sich über ihre Länge kontinuierlich verjüngt. Durch eine solche Verjüngung ist die Nut in dem Bereich, in dem Öl auf die Antriebswelle abgegeben werden soll, besonders schmal, so dass die Öleinbringung punktuell und gezielt erfolgen kann. Durch die Verjüngung ist die Nut in den anderen Bereichen breiter, so dass die Sammelwirkung der Nut erhöht ist.A first advantageous development is that in the oil collecting ring a groove is formed. In the groove, the lubricant collects and can be supplied to a place where this lubricant is needed, in particular the region of the drive shaft of the high-pressure fuel pump, in which the outwardly sealing, second shaft seal is arranged. It is particularly advantageous if the groove from a front side of the housing of the high-pressure fuel pump to a free end of the pump flange has a gradient, so that the lubricant flows off due to gravity in the direction of the free end of the pump flange. By a corresponding slope in the groove, the lubricant is not only collected, but promoted by gravity continuously and selectively to a point where there is an increased need for lubricant. It is also advantageously provided that the groove in the oil collecting ring tapers continuously over its length. By such a taper, the groove is particularly narrow in the area in which oil is to be discharged onto the drive shaft, so that the oil introduction can take place selectively and selectively. By the taper, the groove is wider in the other areas, so that the collecting effect of the groove is increased.

Als eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Ölsammelring mit dem Pumpenflansch kraftschlüssig verbunden ist. Eine kraftschlüssige Verbindung, beispielsweise ein Aufpressen des Ölsammelrings auf den Pumpenflansch, ist eine besonders einfache und preisgünstige Methode, den Ölsammelring zu montieren. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn an einem Innendurchmesser des Ölsammelrings eine Fase ausgebildet ist, da eine solche Montagefase das Aufpressen des Ölsammelrings auf den Pumpenflansch erleichtert und den Ölsammelring vor Beschädigungen schützt.As a further advantageous embodiment, it is provided that the oil collecting ring is positively connected to the pump flange. A frictional connection, for example, an impressing of the oil collection ring on the pump flange, is a particularly simple and inexpensive method to mount the oil collection ring. It is particularly advantageous if a bevel is formed on an inner diameter of the oil collecting ring, since such Montagefase facilitates the pressing of the oil collecting ring on the pump flange and protects the oil collecting ring from damage.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme besteht darin, dass der Ölsammelring aus einem temperaturbeständigen Kunststoff hergestellt ist. Um den Anforderungen im Motorraum hinreichend gewachsen zu sein, sollte der Kunststoff Temperaturen von mindestens 120°C, bevorzugt mindestens 140°C, im Dauerbetrieb ertragen können, ohne wesentlich an Festigkeit zu verlieren. Ferner sollte der Kunststoff bei solchen Temperaturen nicht oder nur unwesentlich von seiner mechanischen Festigkeit verlieren und nicht verspröden. A further advantageous measure is that the oil collecting ring is made of a temperature-resistant plastic. In order to be able to cope adequately with the requirements in the engine compartment, the plastic should be able to withstand temperatures of at least 120 ° C., preferably at least 140 ° C., in continuous operation without losing much strength. Furthermore, the plastic should not or only slightly lose its mechanical strength at such temperatures and not embrittle.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass eine Dichtlippe des zweiten, nach außen dichtenden Wellendichtrings gegenüber einem freien Ende des Pumpenflansches oder eines anderen Gehäuseteils der Kraftstoffhochdruckpumpe zurückgesetzt ist. Durch den Überstand des freien Endes des Pumpenflansches gegenüber der Dichtlippe des Wellendichtrings ist die Dichtlippe geschützt und eine Beschädigung durch im Motoröl gelöste Partikel wird reduziert.A further advantageous development of the invention consists in that a sealing lip of the second, outwardly sealing shaft sealing ring is set back relative to a free end of the pump flange or of another housing part of the high-pressure fuel pump. Due to the projection of the free end of the pump flange relative to the sealing lip of the shaft seal, the sealing lip is protected and damage caused by dissolved in the engine oil particles is reduced.

Zeichnungendrawings

1 zeigt eine Antriebswelle einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe mit einem Gehäuse und einem erfindungsgemäßen Ölsammelring 1 shows a drive shaft of a high-pressure pump according to the invention with a housing and an oil collecting ring according to the invention

2 zeigt einen Schnitt durch die Antriebswelle mit einem erfindungsgemäßen Ölsammelring 2 shows a section through the drive shaft with an oil collecting ring according to the invention

3 zeigt den Ölsammelring in einer weiteren Darstellung 3 shows the oil collection ring in another illustration

Kurze Beschreibung eines AusführungsbeispielsShort description of an embodiment

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. 1 zeigt eine Antriebswelle 20 einer Kraftstoffhochdruckpumpe 10 für ein Kraftstoffeinspritzsystem. Die Antriebswelle 20, welche insbesondere als Nockenwelle ausgeführt ist, ist in einem Gehäuse 30 der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 gelagert. Das Gehäuse 30 weist eine Lagerbohrung 32 und einen Pumpenflansch 33 auf. Das Gehäuse 30 weist eine Stirnseite 27, eine Auflagefläche 39 und ein freies Ende 34 auf, welche Teile des Pumpenflansches 33 sind. Der Pumpenflansch 33 trägt einen Ölsammelring 50, welcher kraftschlüssig auf den Pumpenflansch 33 aufgezogen wird und an seiner der Stirnseite 27 des Gehäuses 30 zugewandten Seite am Innendurchmesser 53 eine Fase 54 aufweist. Zwischen dem Gehäuse 30 und der Antriebswelle sind ein erster Wellendichtring 22 und ein zweiter Wellendichtring 24 angeordnet. Der erste Wellendichtring 22 weist eine Dichtlippe 23 auf, welche einen Innenraum 38 des Gehäuses 30 nach außen hin abdichtet, um ein Austreten von Kraftstoff aus dem Innenraum 38 des Gehäuses 30 zu vermeiden. Der zweite Wellendichtring 24 weist eine Dichtlippe 25 auf, welche das Gehäuse 30 gegen einen Schmierstoffeintritt, insbesondere den Eintritt von Motorenöl, von außen in das Gehäuse 30 abdichtet. Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. 1 shows a drive shaft 20 a high-pressure fuel pump 10 for a fuel injection system. The drive shaft 20 , which is designed in particular as a camshaft, is in a housing 30 the high-pressure fuel pump 10 stored. The housing 30 has a bearing bore 32 and a pump flange 33 on. The housing 30 has an end face 27 , a bearing surface 39 and a free end 34 on which parts of the pump flange 33 are. The pump flange 33 carries an oil collecting ring 50 , which frictionally on the pump flange 33 is reared and at its the front 27 of the housing 30 facing side on the inner diameter 53 a chamfer 54 having. Between the case 30 and the drive shaft are a first shaft seal 22 and a second shaft seal 24 arranged. The first shaft seal 22 has a sealing lip 23 on which an interior 38 of the housing 30 seals to the outside to prevent fuel from escaping from the interior 38 of the housing 30 to avoid. The second shaft seal 24 has a sealing lip 25 on which the case 30 against a lubricant inlet, in particular the entry of engine oil, from the outside into the housing 30 seals.

Im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe dreht sich die Antriebswelle 20 gegenüber dem Gehäuse 30, wobei ein Ringspalt 35 zwischen der Antriebswelle 20 und dem Gehäuse durch die Dichtlippen 23, 25 des ersten Wellendichtrings 22 und des zweiten Wellendichtrings 24 abgedichtet sind. Im Bereich des zweiten Wellendichtrings 24 kann eine zu geringe Menge an Schmierstoff 58 dazu führen, dass die Dichtlippe 25 des zweiten Wellendichtrings 24 sich in die Antriebswelle 20 einarbeitet, wodurch die Dichtlippe 25 beschädigt wird und dauerhaft die Dichtfunktion des zweiten Wellendichtrings 24 nicht mehr gewährleistet ist. During operation of the high-pressure fuel pump, the drive shaft rotates 20 opposite the housing 30 , wherein an annular gap 35 between the drive shaft 20 and the housing through the sealing lips 23 . 25 of the first shaft seal 22 and the second shaft seal 24 are sealed. In the area of the second shaft seal 24 may be too low an amount of lubricant 58 cause the sealing lip 25 of the second shaft seal 24 in the drive shaft 20 incorporated, causing the sealing lip 25 is damaged and permanently the sealing function of the second shaft seal 24 is no longer guaranteed.

Der Ölsammelring 50 fängt eine Teilmenge des außerhalb des Gehäuses 30 verwendeten Schmiermittels 58 auf und führt diesen Schmierstoff über ein in 2 dargestellte Nut 52 im Ölsammelring 50 an seinem äußeren Ende 56 der Antriebswelle 20 im Bereich des zweiten Wellendichtrings 24 zu. Der Wellendichtring ist dabei gegenüber dem freien Ende 34 des Pumpenflansches 33 zurückversetzt, um eine Beschädigung des zweiten Wellendichtrings 24, beispielsweise durch Rußpartikel, zu vermeiden, welche im Schmiermittel 58 gelöst sein können. Als Material für den Ölsammelrings 50 kommen temperaturfeste Kunststoffe oder Metalle in Frage, die sowohl dauerhafte Temperaturen von mind. 140°C als auch Temperaturschwankungen ertragen, wie sie beispielsweise durch eine Vielzahl von Kaltstarts und Kurzstreckenbetrieb eines Kraftfahrzeugs auftreten. Zur Förderung des Schmiermittels 58 entlang der Nut 58 des Ölsammelrings 50 und weiter zur Antriebswelle 20 wird die Schwerkraft genutzt, so dass keine weiteren Hilfsmittel, beispielsweise eine Pumpe, notwendig sind. Über die Ausgestaltung der Nut sowie die Positionierung des Ölsammelrings zur Antriebswelle 20 bzw. zum zweiten Wellendichtring 24 kann die Schmiermittelmenge, mit der die Antriebswells 20 beaufschlagt werden, eingestellt werden. The oil collecting ring 50 captures a subset of the outside of the case 30 used lubricant 58 on and introduces this lubricant over in 2 illustrated groove 52 in the oil collecting ring 50 at its outer end 56 the drive shaft 20 in the area of the second shaft seal 24 to. The shaft seal is opposite the free end 34 the pump flange 33 set back to damage the second shaft seal 24 For example, by soot particles to avoid which in the lubricant 58 can be solved. As material for the oil collecting ring 50 come temperature-resistant plastics or metals in question, enduring both permanent temperatures of at least 140 ° C and temperature fluctuations, such as occur for example by a variety of cold starts and short-distance operation of a motor vehicle. For conveying the lubricant 58 along the groove 58 of the oil collecting ring 50 and on to the drive shaft 20 Gravity is used, so that no further aids, such as a pump, are necessary. About the configuration of the groove and the positioning of the oil collection ring to the drive shaft 20 or to the second shaft seal 24 can the amount of lubricant with which the drive shafts 20 be adjusted.

In 3 ist ein weitere Darstellung des Ölsammelrings 50 gezeigt.In 3 is another illustration of the oil collection ring 50 shown.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011081852 [0001]

Claims

High-pressure fuel pump ( 10 ) for a fuel injection system of an internal combustion engine, with a drive shaft ( 20 ), which are housed in a housing ( 30 ) of the high-pressure fuel pump ( 10 ) is mounted, with a first shaft seal ( 22 ), which in a bearing bore ( 32 ) of the housing ( 30 ) and an annular gap ( 35 ) between housing ( 30 ) and drive shaft ( 20 ) in relation to an interior ( 38 ) of the housing ( 30 ), as well as with a second shaft seal ( 24 ), which in the bearing bore ( 32 ) of the housing ( 30 ) and the annular gap ( 35 ) between housing ( 30 ) and drive shaft ( 20 ), wherein a lubricant entry from the outside into the housing ( 30 ) is prevented, characterized in that on a pump flange ( 33 ) of the high-pressure fuel pump ( 10 ) an oil collecting ring ( 50 ), which outwardly flowing lubricant ( 58 ) and the drive shaft ( 20 ) in the region of the second shaft seal ( 24 ) feeds.

High-pressure fuel pump ( 10 ) according to claim 1, characterized in that in the oil collecting ring ( 50 ) a groove ( 52 ) is trained.

High-pressure fuel pump ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the groove ( 52 ) from one end face ( 27 ) of the housing ( 30 ) to a free end ( 34 ) of the pump flange ( 33 ) has a slope, so that the lubricant ( 58 ) due to gravity towards the free end ( 34 ) of the pump flange ( 33 ) drains off.

High-pressure fuel pump ( 10 ) according to one of claims 2 or 3, characterized in that the groove ( 52 ) in the oil collecting ring ( 50 ) continuously tapered over its length.

High-pressure fuel pump ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the oil collecting ring ( 50 ) with the pump flange ( 33 ) is positively connected.

High-pressure fuel pump ( 10 ) according to claim 5, characterized in that at an inner diameter ( 53 ) of the oil collecting ring ( 50 ) a chamfer ( 54 ) is trained.

High-pressure fuel pump ( 10 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the oil collecting ring ( 50 ) is made of a temperature-resistant plastic.

High-pressure fuel pump ( 10 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that a sealing lip ( 25 ) of the second shaft seal ( 24 ) towards a free end ( 34 ) of the pump flange ( 33 ) or another housing part of the high-pressure fuel pump ( 10 ) is reset.