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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere Steckpumpe, für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2012 218 122 A1 ist eine als Steckpumpe ausgebildete Kraftstoffhochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine bekannt, die einen in einer Führungsbohrung eines Hohlzylinders hubbeweglich geführten Pumpenkolben sowie eine als Stangendichtung ausgeführte Dichtungsanordnung zur Medientrennung innerhalb der Führungsbohrung umfasst. Aufgabe der Dichtungsanordnung ist es, die Medien Kraftstoff und Öl zu trennen, das heißt, eine Durchmischung der beiden Medien im Wege der Leckage über einen Leckagepfad zwischen dem Hohlzylinder und dem Pumpenkolben zu verhindern. Denn die Führungsbohrung verbindet einen kraftstoffführenden Bereich mit einem ölführenden Bereich der Hochdruckpumpe.
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Um die Gefahr eines Ausfalls der Brennkraftmaschine bei defekter Dichtungsanordnung zu verhindern, wird in der Offenlegungsschrift
DE 10 2012 218 122 A1 vorgeschlagen, die Dichtungsanordnung in einem axialen Abstand zu einer Leckagebohrung anzuordnen, die in die Führungsbohrung mündet. Die Leckagebohrung dient dem Abführen einer in die Führungsbohrung im Wege der Leckage gelangenden Kraftstoffmenge stromaufwärts der Dichtungsanordnung, so dass diese die Dichtungsanordnung nicht erreicht. Ferner soll durch den axialen Abstand eine Entkopplung der Dichtungsanordnung bewirkt werden, welche die Belastung der Dichtungsanordnung aufgrund von Druckpulsationen verringern soll.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2010 038 994 A1 geht eine weitere als Steckpumpe ausgebildete Hochdruckpumpe hervor, die ein Pumpengehäuse mit einer Leckagebohrung zum Abführen einer Leckagemenge umfasst. Die Leckagebohrung mündet oberhalb einer Dichtungsanordnung zur Medientrennung in eine Kolbenführung des Pumpengehäuses. Zur Vermeidung einer Kraftstoff- oder Ölverschleppung wird vorgeschlagen, dass in der Leckagebohrung ein Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil, ausgebildet ist. Das Rückschlagventil öffnet in Richtung eines Kraftstoffzulaufs der Hochdruckpumpe, so dass die Leckagemenge sicher abgeführt wird. In umgekehrter Strömungsrichtung bleibt das Ventil jedoch verschlossen, so dass Druckpulsationen aus dem Kraftstoffzulauf nicht bis zur Dichtungsanordnung vordringen können.
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Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere Steckpumpe, für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einer Dichtungsanordnung zur Medientrennung anzugeben, die eine dauerhaft sichere Medientrennung gewährleistet und zudem einfach und kostengünstig herzustellen ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Kraftstoffhochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine vorgeschlagene Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere Steckpumpe, umfasst ein Gehäuseteil mit einer Zylinderbohrung, in der ein Pumpenkolben hubbeweglich aufgenommen ist. Ferner umfasst die Kraftstoffhochdruckpumpe eine Dichtungsanordnung zur Trennung der Medien Öl und Kraftstoff innerhalb der Zylinderbohrung, wobei im Gehäuseteil ein Leckagekanal zum Abführen einer Leckagemenge ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist der Leckagekanal unter Umgehung eines Einlassbereichs der Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem Rücklaufanschluss verbunden, an den eine Rücklaufleitung des Kraftstoffeinspritzsystems anschließbar ist. Die über den Leckagekanal abzuführende Leckagemenge wird demnach unmittelbar dem Rücklaufanschluss bzw. einer hieran angeschlossenen Rücklaufleitung des Kraftstoffeinspritzsystems zugeführt. Eine Verbindung zum Einlassbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe besteht nicht, so dass im Einlassbereich auftretende Druckpulsationen keinen Einfluss auf den Druck im Leckagekanal haben. Insbesondere wird der Eintrag von Druckpulsationen aus dem Einlassbereich in den Leckagekanal verhindert, was wiederum zu einer Entlastung der Dichtungsanordnung führt. Dies trägt dazu bei, dass die Lebensdauer der Dichtungsanordnung steigt und eine dauerhaft sichere Medientrennung über die Dichtungsanordnung gewährleistet ist.
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Die Entlastung der Dichtungsanordnung wird im Vergleich mit den aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen mit einfachen Mitteln bewirkt. Denn die Anordnung eines Ventils im Leckagekanal ist entbehrlich. Es muss lediglich eine Verbindung des Leckagekanals zu einem Rücklaufanschluss hergestellt werden. Ferner ist sicherzustellen, dass zumindest keine unmittelbare Verbindung des Leckagekanals mit dem Einlassbereich besteht. Auf diese Weise wird eine Kraftstoffhochdruckpumpe bereitgestellt, die zudem einfach und kostengünstig herzustellen ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mündet der Leckagekanal in eine die Zylinderbohrung erweiternde Ringnut des Gehäuseteils. Die Ringnut stellt sicher, dass die in die Zylinderbohrung gelangende Leckagemenge dem Leckagekanal zugeführt wird. Die Ringnut kann einen beliebigen Querschnitt haben, vorzugsweise ist sie gerundet.
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Des Weiteren bevorzugt ist die Ringnut in einem axialen Abstand zur Dichtungsanordnung angeordnet. Der axiale Abstand stellt sicher, dass der überwiegende Teil der Leckagemenge stromaufwärts der Dichtungsanordnung abgeführt wird. Auch diese Maßnahme trägt zur Entlastung der Dichtungsanordnung bei.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Ringnut über eine Längsnut mit einem Abschnitt der Zylinderbohrung verbunden ist, der zur Aufnahme der Dichtungsanordnung einen vergrößerten Innendurchmesser besitzt. Sollte sich in diesem Abschnitt der Zylinderbohrung eine Leckagemenge sammeln, kann diese über die Längsnut, die Ringnut und den Leckagekanal dem Rücklaufanschluss bzw. der hieran anzuschließenden Rücklaufleitung zugeführt werden.
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Vorteilhafterweise ist der Leckagekanal zumindest abschnittsweise als schräg verlaufende Bohrung im Gehäuseteil ausgebildet, die sich vorzugsweise von der Ringnut bis zum Rücklaufanschluss erstreckt. Das Abführen der Leckagemenge kann somit auf direktem Wege erfolgen.
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Der Einlassbereich umfasst bevorzugt einen Zulaufanschluss, über den der Kraftstoffhochdruckpumpe Kraftstoff zuführbar ist. Der Zulaufanschluss ist vorzugsweise in Bezug auf eine Längsachse der Zylinderbohrung in radialer Richtung verlaufend im Gehäuseteil ausgebildet. Diese Anordnung bzw. Orientierung des Zulaufanschlusses erleichtert den Anschluss einer Kraftstoffleitung des Kraftstoffeinspritzsystems an die Kraftstoffhochdruckpumpe.
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Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass der Rücklaufanschluss in Bezug auf die Längsachse der Zylinderbohrung in radialer Richtung verlaufend im Gehäuseteil ausgebildet ist. Diese Anordnung bzw. Orientierung des Rücklaufanschlusses erleichtert den Anschluss der Rücklaufleitung des Kraftstoffeinspritzsystems an die Kraftstoffhochdruckpumpe.
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Vorausgesetzt, dass sowohl der Rücklaufanschluss als auch der Zulaufanschluss radial verlaufend im Gehäuseteil der Kraftstoffhochdruckpumpe ausgebildet sind, wird ferner vorgeschlagen, dass sie in einem Winkelabstand zueinander angeordnet sind. Diese Maßnahme stellt einen ausreichenden Raum zwischen den Anschlüssen sicher, so dass der Anschluss der Kraftstoff- bzw. der Rücklaufleitung des Kraftstoffeinspritzsystems an die Kraftstoffhochdruckpumpe erleichtert wird.
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Der Zulaufanschluss ist bevorzugt mit einem Saugventilaufnahmeraum verbunden, der koaxial zur Zylinderbohrung im Gehäuseteil ausgebildet ist. Ein hierin eingesetztes Saugventil kann demnach derart angeordnet werden, dass es unmittelbar in einen Pumpenarbeitsraum öffnet, der innerhalb der Zylinderbohrung ausgebildet ist und von einer Stirnfläche des Pumpenkolbens begrenzt wird. Der Öffnungshub des Saugventils entspricht dabei der Strömungsrichtung des Kraftstoffs, so dass eine zuverlässige Befüllung des Pumpenarbeitsraums mit Kraftstoff während des Saughubs des Pumpenkolbens gewährleistet ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
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1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckpumpe und
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2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckpumpe im Bereich eines Rücklauf- und eines Zulaufanschlusses.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Die in der 1 dargestellte Kraftstoffhochdruckpumpe umfasst ein Gehäuseteil 1 mit einer Zylinderbohrung 2, in welcher ein Pumpenkolben 3 hubbeweglich aufgenommen ist. Der Pumpenkolben 3 begrenzt einen innerhalb der Zylinderbohrung 2 ausgebildeten Pumpenarbeitsraum 13, der über ein Saugventil 14 mit Kraftstoff befüllbar ist. Das Saugventil 14 ist hierzu in einem Saugventilaufnahmeraum 12 angeordnet, der koaxial in Bezug auf eine Längsachse A der Zylinderbohrung 2 im Gehäuseteil 1 ausgebildet ist. Der Kraftstoff wird dem Saugventil 14 über einen Einlassbereich 6 zugeführt, der einen Zulaufanschluss 11 umfasst.
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Andernends ist der Pumpenkolben 3 mit einem Rollenstößel 15 zur Abstützung an einem Nocken oder Exzenter einer Antriebswelle (nicht dargestellt) verbunden. Der Rollenstößel 15 ist in axialer Richtung durch die Federkraft einer Feder 16 vorgespannt, so dass die Federkraft der Feder 16, den Rollenstößel 15 in Anlage mit dem Nocken oder Exzenter der Antriebswelle hält. Die Rotation der Antriebswelle wird somit über den Rollenstößel 15 in eine Hubbewegung des Pumpenkolbens 3 umgesetzt.
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Der Rollenstößel 15 ist im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe ölgeschmiert. Um zu verhindern, dass Öl aus dem Antriebsbereich in die Zylinderbohrung 2 gelangt, ist in die Zylinderbohrung 2, und zwar in einen Abschnitt 10 mit vergrößertem Innendurchmesser, eine Dichtungsanordnung 4 eingesetzt, die ein den Pumpenkolben 3 umschließendes, ringförmiges Dichtelement umfasst. Das ringförmige Dichtelement ist über einen in die Zylinderbohrung 2 eingesetzten Federring 17 in axialer Richtung lagefixiert, wobei zwischen dem Dichtelement und dem Federring 17 eine Unterlegscheibe 18 eingelegt ist.
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Die Dichtungsanordnung 4 soll nicht nur den Eintrag von Öl in die Zylinderbohrung 2 verhindern, sondern ferner den Eintrag von Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 13 in den ölgeschmierten Antriebsbereich. Die Dichtungsanordnung 4 dient demnach der Trennung der Medien Öl und Kraftstoff innerhalb der Zylinderbohrung 2.
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Zur Unterstützung der Dichtungsanordnung 4 ist im Gehäuseteil 1 ein Leckagekanal 5 ausgebildet, der eine die Zylinderbohrung 2 erweiternde Ringnut 8 des Gehäuseteils 1 mit einem Rücklaufanschluss 7 verbindet. Der Leckagekanal 5 führt demnach eine über die Zylinderbohrung 2 aus dem Pumpenarbeitsraum 13 austretende Leckagemenge unmittelbar dem Rücklaufanschluss 7 zu, und zwar bevor die Leckagemenge die Dichtungsanordnung 4 erreicht. Denn die Ringnut 8 ist in einem axialen Abstand zur Dichtungsanordnung 4 angeordnet. Gelangt dennoch eine gewisse Menge Kraftstoff in den Abschnitt 10 der Zylinderbohrung 2, kann diese über eine Längsnut 9 abgeführt werden, welche den Abschnitt 10 mit der Ringnut 8 verbindet.
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Die Verbindung des Leckagekanals 5 mit dem Rücklaufanschluss 7 verhindert, dass im Einlassbereich 6 der Kraftstoffhochdruckpumpe auftretende Druckpulsationen in den Leckagekanal 5 eingetragen werden. Denn dies könnte zu einer erhöhten Belastung der Dichtungsanordnung 4 einschließlich der Unterlegscheibe 18 und des Federrings 17 führen, so dass diese aufgrund Verschleiß oder Ermüdung schließlich versagen. Durch den unmittelbaren Anschluss des Leckagekanals 5 an den Rücklaufanschluss 7 wird jedoch die Belastung der Dichtungsanordnung 4 sowie der Unterlegscheibe 18 und des Federrings 17 reduziert, so dass sich die Lebensdauer dieser Teile erhöht.
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Der Leckagekanal 5 der Kraftstoffhochdruckpumpe der 1 ist als schräg verlaufende Bohrung im Gehäuseteil 1 ausgebildet. Diese erstreckt sich vorliegend von der Ringnut 8 bis zum Saugventilaufnahmeraum 12. Um eine Verbindung des Leckagekanals 5 mit dem Einlassbereich 6 über den Saugventilaufnahmeraum 12 sicher auszuschließen, ist in den Leckagekanal 5 ein Verschlusselement 19 eingesetzt.
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Durch diese Maßnahme kann demnach eine aus dem Stand der Technik bekannte Kraftstoffhochdruckpumpe zu einer erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe umgerüstet werden, wenn zusätzlich die erforderliche Verbindung des Leckagekanals 5 mit dem Rücklaufanschluss 7 hergestellt wird. Dies ist in einfacher Weise durch eine Verlängerung des Rücklaufanschlusses 7 bis zum Leckagekanal 5 möglich, wenn – wie in der 2 dargestellt – der Rücklaufanschluss 7 radial in Bezug auf die Längsachse A der Zylinderbohrung 2 ausgerichtet ist. In diesem Fall ist vorzugsweise auch der Zulaufanschluss 11 radial ausgerichtet, wobei die Anordnung der beiden Anschlüsse 7, 11 weiterhin vorzugsweise in einem Winkelabstand zueinander erfolgt (siehe 2).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012218122 A1 [0002, 0003]
- DE 102010038994 A1 [0004]
