DE102015120039A1

DE102015120039A1 - High pressure pump, in particular for fuel injection

Info

Publication number: DE102015120039A1
Application number: DE102015120039.2A
Authority: DE
Inventors: Martin Krieger; Matthias Reth; Horst Ressel
Original assignee: LOrange GmbH
Current assignee: Woodward LOrange GmbH
Priority date: 2015-11-19
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2017-05-24

Abstract

Eine Hochdruckpumpe weist einen Kolben auf, der verschiebbar in einem Pumpengehäuse geführt ist, wobei auf dem Kolben mindestens ein Dichtring angeordnet ist, dem eine Druckentlastungseinrichtung zur Reduzierung des Differenzdrucks an den gegenüberliegenden axialen Stirnseiten des Dichtrings zugeordnet ist.A high pressure pump has a piston which is displaceably guided in a pump housing, wherein on the piston at least one sealing ring is arranged, which is associated with a pressure relief device for reducing the differential pressure at the opposite axial end faces of the sealing ring.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckpumpe, insbesondere zur Kraftstoffeinspritzung in Brennkraftmaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. The invention relates to a high-pressure pump, in particular for fuel injection in internal combustion engines, according to the preamble of claim 1.

In der EP 2 339 166 A1 wird eine Hochdruckpumpe zur Kraftstoffeinspritzung in Brennkraftmaschinen beschrieben, die in einem Pumpengehäuse einen verschieblich angeordneten Kolben aufweist, welcher eine nockengesteuerte Hubbewegung ausführt. Der Kolben ist in einem gehäuseseitigen Pumpenzylinder aufgenommen, in den eine Pumpenkammer eingebracht ist, welche über radiale Steuerbohrungen mit Kraftstoff versorgt wird. Beim Hub des Kolbens werden die Steuerbohrungen verschlossen und der Kraftstoff in der Pumpenkammer von der Kolbenstirnseite mit Druck beaufschlagt. Über eine spiralförmige Steuerkante im Übergang von der Stirnseite zur Seitenwand des Kolbens kann mittels einer Verdrehung des Kolbens die Fördermenge des Kraftstoffs beeinflusst werden. In the EP 2 339 166 A1 a high-pressure pump for fuel injection in internal combustion engines is described, which has a displaceably arranged piston in a pump housing, which performs a cam-controlled lifting movement. The piston is received in a housing-side pump cylinder, in which a pump chamber is introduced, which is supplied via radial control bores with fuel. During the stroke of the piston, the control bores are closed and the fuel in the pump chamber is pressurized by the piston end face. Via a spiral control edge in the transition from the end face to the side wall of the piston, the flow rate of the fuel can be influenced by means of a rotation of the piston.

An der Mantelfläche des Kolbens befinden sich zwei axial beabstandete Nuten, in denen jeweils ein Dichtring aufgenommen ist. Die Dichtringe verhindern eine Belagsbildung an der Innenwand des Pumpenzylinders. On the lateral surface of the piston are two axially spaced grooves, in each of which a sealing ring is received. The sealing rings prevent the formation of deposits on the inner wall of the pump cylinder.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckpumpe, die beispielsweise zur Kraftstoffeinspritzung in Brennkraftmaschinen eingesetzt wird, in der Weise auszubilden, dass Ablagerungen im Führungsbereich des Kolbens der Pumpe über einen langen Betriebszeitraum wirksam verhindert werden. The invention has for its object to form a high-pressure pump, which is used for example for fuel injection in internal combustion engines, in such a way that deposits in the guide region of the piston of the pump over a long period of operation can be effectively prevented.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an. This object is achieved with the features of claim 1. The dependent claims indicate expedient developments.

Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe wird vorzugsweise zur Kraftstoffeinspritzung in Brennkraftmaschinen eingesetzt. Die Hochdruckpumpe wird beispielsweise durch einen von der Brennkraftmaschine angetriebenen Nocken gegen die Kraft eines auf den Kolben der Pumpe wirkenden Federelementes aus einer unteren Totpunktstellung angehoben und in eine obere Totpunktstellung versetzt, in der Kraftstoff ausgestoßen wird. Der Hub des Kolbens ist vorteilhafterweise konstant. Im Bereich der der Kolbenkammer zugewandten Stirnseite kann eine spiralförmige Steuerkante im Übergang von Stirnseite zur seitlichen Mantelfläche eingebracht sein, wobei die Fördermenge des Kraftstoffs über eine Drehung des Kolbens um die Längsachse eingestellt werden kann. Die Drehung des Kolbens um seine Längsachse wird beispielsweise über einen Regelmechanismus eingestellt und hängt im Falle einer Verwendung der Hochdruckpumpe in einer Brennkraftmaschine von einer Motorregelung oder der Gaspedalstellung ab. The high-pressure pump according to the invention is preferably used for fuel injection in internal combustion engines. The high-pressure pump is raised, for example, by a cam driven by the internal combustion engine against the force of a spring element acting on the piston of the pump from a bottom dead center position and displaced into a top dead center position in which fuel is expelled. The stroke of the piston is advantageously constant. In the region of the end face facing the piston chamber, a helical control edge can be introduced in the transition from the end face to the lateral jacket surface, wherein the delivery quantity of the fuel can be adjusted by a rotation of the piston about the longitudinal axis. The rotation of the piston about its longitudinal axis is adjusted for example via a control mechanism and depends in the case of use of the high-pressure pump in an internal combustion engine from a motor control or the accelerator pedal position.

Auf dem Kolben ist mindestens ein Dichtring angeordnet, der zum einen den Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich der Pumpe von Schmieröl separiert, das die reibungsarme Hubbewegung des Kolbens sicherstellt. Zum andern hat der Dichtring die Aufgabe, einer Belagsbildung durch Ablagerungen aus dem zu fördernden Medium, insbesondere des Kraftstoffes vorzubeugen, indem der Dichtring an der Innenwand des aufnehmenden Pumpengehäuses entlangstreift und eventuelle Ablagerungen abträgt. At least one sealing ring is arranged on the piston, which firstly separates the fuel from the high-pressure region of the pump from lubricating oil, which ensures the low-friction stroke movement of the piston. On the other hand, the sealing ring has the task of preventing the formation of deposits by deposits from the medium to be pumped, in particular the fuel, by the sealing ring along the inner wall of the female pump housing along stripping and removes any deposits.

Dem Dichtring auf dem Kolben der Hochdruckpumpe ist eine Druckentlastungseinrichtung zugeordnet, über die der Differenzdruck an den gegenüberliegenden axialen Stirnseiten des Dichtrings reduziert wird. Die Druckentlastungseinrichtung sorgt für einen teilweisen Druckausgleich zwischen den axialen Bereichen diesseits und jenseits des Dichtrings, wodurch die Belastungen, welche auf den Dichtring bedingt durch die hohen Drücke wirken, reduziert werden. Der Dichtring behält seine Funktionen der Mediumtrennung und der Abstreifwirkung bei, er ist jedoch geringeren Belastungen ausgesetzt und weist daher eine höhere Haltbarkeit auf. Da der Dichtring über einen längeren Zeitraum seine Funktionen ausüben kann, ist auch die Lebensdauer der Hochdruckpumpe erhöht. The sealing ring on the piston of the high pressure pump is associated with a pressure relief device, via which the differential pressure is reduced at the opposite axial end faces of the sealing ring. The pressure relief device provides for a partial pressure equalization between the axial regions on both sides of the sealing ring, whereby the loads which act on the sealing ring due to the high pressures are reduced. The sealing ring retains its functions of media separation and wiping action, but it is subjected to lower loads and therefore has a higher durability. Since the sealing ring can perform its functions over a longer period of time, the life of the high pressure pump is increased.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung sind auf dem Kolben mindestens zwei axial zueinander beabstandete Dichtringe angeordnet, wobei zumindest einem Dichtring eine Druckentlastungseinrichtung zugeordnet ist. In vorteilhafter Ausführung weist der niederdruckseitige Dichtring keine Druckentlastungseinrichtung aus, sondern nur der oder die Dichtringe, welche näher an der Hochdruckseite angeordnet sind. Über den niederdruckseitigen Dichtring, der geringeren Druckkräften ausgesetzt ist, erfolgt sowohl die Separierung von Kraftstoff und Schmiermittel als auch die Abstreifung von Belägen, die sich am Wandbereich abgesetzt haben. Der bzw. die hochdruckseitigen Dichtringe, denen eine Druckentlastungseinrichtung zugeordnet ist, enthalten ebenfalls eine Abstreifwirkung und können zumindest teilweise auch zur Druckseparierung beitragen. Indem mehrere Dichtringe auf dem Kolben angeordnet sind, wird der axiale Bereich, in dem die Dichtringe ihre Abstreifwirkung erzielen, vergrößert. Im Falle mehrerer hochdruckseitiger Dichtringe ist bevorzugt jedem Dichtring eine Druckentlastungseinrichtung zugeordnet. According to a preferred embodiment, at least two axially spaced sealing rings are arranged on the piston, wherein at least one sealing ring is associated with a pressure relief device. In an advantageous embodiment, the low-pressure-side sealing ring has no pressure relief device, but only the one or more sealing rings, which are arranged closer to the high-pressure side. About the low-pressure side sealing ring, which is exposed to lower pressure forces, takes place both the separation of fuel and lubricant and the stripping of deposits that have settled on the wall area. The one or more high-pressure side sealing rings, which is associated with a pressure relief device, also contain a stripping action and can at least partially contribute to the pressure separation. By having a plurality of sealing rings arranged on the piston, the axial region in which the sealing rings achieve their wiping action is increased. In the case of several high-pressure side sealing rings each sealing ring is preferably associated with a pressure relief device.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung entspricht der axiale Abstand zwischen den mindestens zwei Dichtringen zumindest dem maximalen Hub des Kolbens. Hierdurch ist gewährleistet, dass der von den Dichtringen axial zurückgelegte Bereich sich nicht überschneidet und axial der größtmögliche Bereich von der Abstreifwirkung der Dichtringe profitiert. According to a further expedient embodiment, the axial distance between the at least two sealing rings at least equal to maximum stroke of the piston. This ensures that the area covered axially by the sealing rings does not overlap and that the largest possible area benefits axially from the wiping action of the sealing rings.

Die Druckentlastungseinrichtung umfasst in einer vorteilhaften Ausführung eine Druckentlastungsnut, die in den Dichtring eingebracht ist. Die Druckentlastungsnut erstreckt sich zwischen den axial gegenüberliegenden Stirnseiten des Dichtringes und schafft somit eine Kommunikationsverbindung zwischen den axial gegenüberliegenden Seiten der Dichtringe. Die Querschnittsfläche der Druckentlastungsnut im Dichtring ist so ausgelegt, dass die Druckentlastung zu einem Differenzdruck an den gegenüberliegenden Seiten des Dichtringes führt, der von dem Dichtring auf Dauer ohne Beschädigung aufgenommen werden kann. Hierbei können Geometrieparameter der Druckentlastungsnut im Dichtring wie zum Beispiel Querschnittsfläche, Querschnittsform und Verlauf der Druckentlasungsnut an weitere Kenngrößen, insbesondere die Druckgrößen in der Hochdruckpumpe angepasst werden. Beträgt beispielsweise der Druck auf der Hochdruckseite 1.700 bar und kann der Dichtring lediglich Druckunterschiede von maximal 500 bar verkraften, so kann über die Druckentlastungseinrichtung, insbesondere die genannten Geometrieparameter der Druckentlastungsnut eine Entlastung um 1.200 bar erreicht werden. The pressure relief device comprises in an advantageous embodiment, a pressure relief groove which is introduced into the sealing ring. The Druckentlastungsnut extends between the axially opposite end faces of the sealing ring and thus provides a communication connection between the axially opposite sides of the sealing rings. The cross-sectional area of the Druckentlastungsnut in the sealing ring is designed so that the pressure relief leads to a differential pressure on the opposite sides of the sealing ring, which can be absorbed by the sealing ring permanently without damage. In this case, geometry parameters of the pressure relief groove in the sealing ring, such as, for example, the cross-sectional area, cross-sectional shape and course of the pressure relief groove, can be adapted to further parameters, in particular the pressure variables in the high-pressure pump. If, for example, the pressure on the high-pressure side is 1700 bar and if the sealing ring is only able to cope with pressure differences of a maximum of 500 bar, a relief of 1,200 bar can be achieved via the pressure relief device, in particular the mentioned geometry parameters of the pressure relief groove.

Die Druckentlastungsnut ist vorzugsweise geradlinig ausgebildet, wobei gegebenenfalls auch gekrümmte Ausführungen der Druckentlastungsnut in Betracht kommen. Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung, die sich auf eine geradlinige Druckentlastungsnut bezieht, verläuft diese winklig zur Kolbenlängsachse, um zu vermeiden, dass in dem Bereich, der beim Hub des Kolbens von dem Dichtring axial zurückgelegt wird, ein Axialstreifen ohne Kontakt mit dem Dichtring verbleibt, an dem sich Ablagerungen anheften könnten. Die winklige Ausrichtung der Druckentlastungsnut in einem Winkelbereich größer als 0° und kleiner als 90° stellt sicher, dass während der Axialbewegung des Kolbens keine Bereiche an der Innenwand des aufnehmenden Pumpengehäuses verbleiben, die nicht von dem Dichtring überstrichen werden. Der Winkel, unter dem die Druckentlastungsnut gegenüber der Kolbenlängsachse geneigt ist, hängt von der Nutbreite sowie dem Hub des Kolbens ab. The Druckentlastungsnut is preferably rectilinear, optionally also curved embodiments of the pressure relief groove come into consideration. According to yet another expedient embodiment, which relates to a straight-line Druckentlastungsnut, this extends at an angle to the piston longitudinal axis, in order to avoid that in the region which is axially covered during the stroke of the piston of the sealing ring, an axial strip without contact with the sealing ring remains to which deposits could attach. The angular orientation of the Druckentlastungsnut in an angular range greater than 0 ° and less than 90 ° ensures that during the axial movement of the piston no areas remain on the inner wall of the female pump housing, which are not covered by the sealing ring. The angle at which the Druckentlastungsnut is inclined relative to the piston longitudinal axis depends on the groove width and the stroke of the piston.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung umfasst die Druckentlastungseinrichtung einen Druckentlastungskolbenkanal, der in den Kolben eingebracht ist und den Dichtring im Innern des Kolbens in Achsrichtung überbrückt. Auch über den Druckentlastungskolbenkanal wird ein teilweiser Druckausgleich zwischen den axial gegenüberliegenden Seiten des Dichtringes erzielt. Der Druckentlastungskolbenkanal kann ebenfalls winklig zur Kolbenlängsachse verlaufen, wobei auch Ausführungen mit einem Druckentlastungskolbenkanal parallel zur Kolbenlängsachse in Betracht kommen. Der Druckentlastungskolbenkanal ist insbesondere in sich geradlinig bzw. in einer Ebene liegend ausgeführt. In a further expedient embodiment, the pressure relief device comprises a pressure relief piston channel, which is introduced into the piston and bridges the sealing ring in the interior of the piston in the axial direction. Also, a partial pressure equalization between the axially opposite sides of the sealing ring is achieved via the pressure relief piston channel. The pressure relief piston channel can also extend at an angle to the piston longitudinal axis, with versions with a pressure relief piston channel parallel to the piston longitudinal axis into consideration. The pressure relief piston channel is embodied in particular in a straight line or lying in one plane.

Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung umfasst die Druckentlastungseinrichtung einen Druckentlastungsgehäusekanal, der in ein Bauteil des Pumpengehäuses eingebracht ist und in zumindest einer Position des Kolbens den Dichtring axial überbrückt. Vorteilhafterweise handelt es sich um diejenige Position des Kolbens während des Kolbenhubs, in der der höchste Druck in der Pumpenkammer herrscht. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Kolben noch signifikant vor dem oberen Totpunkt steht. In dieser Position des Kolbens herrscht in der Pumpenkammer der höchste Druck, wobei über den Druckentlastungsgehäusekanal ein teilweiser Druckausgleich an den gegenüberliegenden axialen Stirnseiten des Dichtrings erreicht wird. An die Hubposition mit dem höchsten Druck, in der der Dichtring von dem Druckentlastungsgehäusekanal überbrückt wird, schließt sich eine weitere Hubbewegung mit einer Verkleinerung des Pumpenkammervolumens an, während der der Kolben verzögert wird. According to yet another expedient embodiment, the pressure relief device comprises a pressure relief housing channel, which is introduced into a component of the pump housing and axially bridges the sealing ring in at least one position of the piston. Advantageously, this is the position of the piston during the piston stroke, in which the highest pressure prevails in the pump chamber. This is especially the case when the piston is still significantly before top dead center. In this position of the piston prevails in the pump chamber, the highest pressure, whereby over the pressure relief housing channel a partial pressure equalization is achieved at the opposite axial end faces of the sealing ring. At the highest pressure stroke position, where the seal is bypassed by the pressure relief housing channel, another stroke follows with a reduction in pump chamber volume during which the piston is decelerated.

Die verschiedenen Ausführungen der Druckentlastungseinrichtung können alternativ oder in Kombination eingesetzt werden. The various embodiments of the pressure relief device can be used alternatively or in combination.

Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist in die Wandung des Pumpengehäuses, in dem der Kolben aufgenommen ist, eine umlaufende Leckagenut eingebracht, in den mindestens ein Ableitungskanal mündet, über den Fluid aus der Leckagenut ableitbar ist. Die Leckagenut stellt eine radiale Vertiefung in der Wandung des Pumpengehäuses zur Aufnahme von Fluid dar. According to yet another expedient embodiment, a circumferential leakage groove is introduced into the wall of the pump housing, in which the piston is accommodated, into which at least one discharge channel opens, via which fluid can be discharged from the leakage groove. The leakage groove is a radial recess in the wall of the pump housing for receiving fluid.

Über den mindestens einen Ableitungskanal kann das Fluid aus der Leckagenut abgeführt werden. Der Ableitungskanal ist vorzugsweise als Bohrung im Pumpengehäuse ausgeführt, es können gegebenenfalls über den Umfang verteilt mehrere Ableitungskanäle in das Pumpengehäuse eingebracht sein, beispielsweise zwei oder vier Ableitungskanäle. Der bzw. die Ableitungskanäle münden auf der der Leckagenut abgewandten Seite vorteilhafterweise in einen Ringraum, der sich außerhalb der Kolbenführung befindet. Es kann zweckmäßig sein, den bzw. die Ableitungskanäle möglichst kurz zu halten, insbesondere kürzer als der Hub des Kolbens, um eine Pumpwirkung aus der Leckagenut in den Ringraum zu erzielen. Der bzw. die Ableitungskanäle können winklig zur Kolbenlängsachse verlaufen und somit einen Winkel größer als 0° und kleiner als 90° mit der Kolbenlängsachse einschließen. Hierbei ist es insbesondere zweckmäßig, dass der bzw. die Ableitungskanäle mit einer Komponente in Richtung des Kolbenhubs bei der Überführung vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt ausgerichtet sind. Der bzw. die Ableitungskanäle können gegebenenfalls ablaufend – in Einbaurichtung mit Gefälle – angeordnet werden. Dies erleichtert die Leckageabfuhr. The fluid can be removed from the leakage groove via the at least one discharge channel. The discharge channel is preferably designed as a bore in the pump housing, it can optionally be distributed over the circumference several discharge channels be introduced into the pump housing, for example, two or four discharge channels. The discharge channels or channels open on the side facing away from the leakage groove advantageously in an annular space which is located outside the piston guide. It may be expedient to keep the discharge channel (s) as short as possible, in particular shorter than the stroke of the piston, in order to achieve a pumping action from the leakage groove into the annular space. The discharge channel or channels may extend at an angle to the piston longitudinal axis and thus enclose an angle greater than 0 ° and less than 90 ° with the piston longitudinal axis. Here it is particularly expedient that the or the discharge channels are aligned with a component in the direction of the piston stroke in the transfer from bottom dead center to top dead center. If appropriate, the drainage channel (s) can be arranged expiring in the installation direction with a gradient. This facilitates leakage removal.

Die Leckagenut befindet sich axial an einer Stelle der Wandung im Pumpengehäuse, die nicht von dem oder den Dichtringen überfahren wird. Bei zwei Dichtringen sind diese in der Weise am Kolben positioniert, dass sowohl in der unteren Totpunktstellung als auch in der oberen Totpunktstellung die Leckagenut zwischen den Dichtringen liegt bzw. ein Dichtring unmittelbar an die Leckagenut angrenzt. The leakage groove is located axially at a location of the wall in the pump housing, which is not run over by the one or more sealing rings. In the case of two sealing rings, these are positioned on the piston in such a way that both in the bottom dead center position and in the top dead center position, the leakage groove lies between the sealing rings or a sealing ring directly adjoins the leakage groove.

Die Hochdruckpumpe ist vorteilhafterweise Bestandteil einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder einer Brennkraftmaschine. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann mehrere Hochdruckpumpen in einem gemeinsamen Gehäuse umfassen. The high-pressure pump is advantageously part of a fuel injection device for injecting fuel into the cylinders of an internal combustion engine. The fuel injector may include a plurality of high pressure pumps in a common housing.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen: Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:

1 einen Längsschnitt durch eine Hochdruckpumpe zur Kraftstoffeinspritzung, mit einem einen Pumpenzylinder bildenden Pumpengehäuse, in dem ein Kolben axial verschieblich angeordnet ist, dargestellt im unteren Totpunkt des Kolbens, 1 a longitudinal section through a high pressure pump for fuel injection, with a pump cylinder forming a pump housing in which a piston is arranged axially displaceably, shown in the bottom dead center of the piston,

2 eine Ausschnittvergrößerung aus 1 im Bereich einer in die Wandung des Pumpenzylinders eingebrachten, umlaufenden Leckagenut, 2 a cutout enlargement 1 in the region of a circumferential leakage groove introduced into the wall of the pump cylinder,

3 eine 1 entsprechende Darstellung, jedoch mit dem Kolben im oberen Totpunkt, 3 a 1 corresponding representation, but with the piston at top dead center,

4 einen Ausschnitt des Kolbens mit einem Dichtring, in den eine schräg verlaufende Druckentlastungsnut eingebracht ist, 4 a detail of the piston with a sealing ring, in which an obliquely extending pressure relief groove is introduced,

5 einen Ausschnitt aus der Hochdruckpumpe mit einem Druckentlastungskolbenkanal, der in den Kolben eingebracht ist und den Dichtring überbrückt. 5 a section of the high-pressure pump with a pressure relief piston channel, which is introduced into the piston and bridges the sealing ring.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.

In den 1 und 3 ist eine Hochdruckpumpe 1 für eine Brennkraftmaschine dargestellt, mit der Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann. Die Hochdruckpumpe 1 weist in einem Pumpengehäuse 2, das einen Pumpenzylinder bildet, einen axial verschieblich gelagerten Kolben 3 auf, der in 1 in seiner unteren Totpunktstellung und in 3 in seiner oberen Totpunktstellung gezeigt ist. Der Kolben 3 ist im zylindrischen Innenraum des Pumpenzylinders 2 geführt und wird beispielsweise von einem Nocken auf einer Antriebswelle, die von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, gegen die Kraft eines auf den Kolben 3 wirkenden Federelementes aus der unteren Totpunktstellung gemäß 1 in die obere Totpunktstellung gemäß 3 angehoben. In the 1 and 3 is a high pressure pump 1 for an internal combustion engine, can be injected with the fuel in the cylinder of the internal combustion engine. The high pressure pump 1 points in a pump housing 2 , which forms a pump cylinder, an axially displaceably mounted piston 3 on that in 1 in its bottom dead center position and in 3 is shown in its top dead center position. The piston 3 is in the cylindrical interior of the pump cylinder 2 is guided and, for example, by a cam on a drive shaft, which is driven by the internal combustion engine, against the force of a on the piston 3 acting spring element from the bottom dead center according to 1 in the top dead center according to 3 raised.

Die zylindrische Ausnehmung in dem Pumpenzylinder 2 weist benachbart zur Stirnseite 7 des Kolbens 3 einen Pumpenraum 5 auf, in den über radiale Steuerbohrungen 6 im Pumpengehäuse 2 Kraftstoff eingeleitet wird. An der Stirnseite 7 befindet sich im Übergang von der Stirnseite zur seitlichen Mantelfläche eine Steuerkante 8, die spiralförmig ausgebildet ist. The cylindrical recess in the pump cylinder 2 points adjacent to the front 7 of the piston 3 a pump room 5 in, over the radial control bores 6 in the pump housing 2 Fuel is introduced. At the front 7 is located in the transition from the front side to the lateral lateral surface a control edge 8th which is spiral-shaped.

Die Steuerkante kann sich nicht nur oben am Kolben, sondern auch auf der anderen Seite des Einstichs am Kolbenkopf befinden, so dass der Beginn der Einspritzung konstant ist und die Einspritzmenge von der Dauer abhängt. The control edge can be located not only on top of the piston, but also on the other side of the groove on the piston head, so that the beginning of the injection is constant and the injection quantity depends on the duration.

Der Kolben 3 kann mithilfe eines Regelmechanismus um seine Kolbenlängsachse 4 verdreht werden, wodurch über die Steuerkante 8 die Fördermenge des in den Pumpenraum 5 eingeführten Kraftstoffes einstellbar ist. The piston 3 can by means of a regulating mechanism around its piston longitudinal axis 4 be twisted, thereby over the control edge 8th the flow rate of the pump room 5 introduced fuel is adjustable.

In die Mantelfläche des Kolbens 3 ist eine umlaufende Steuernut 9 eingebracht, die auf Abstand zur Stirnseite 7 des Kolbens 3 angeordnet ist. In der unteren Totpunktstellung gemäß 1 befindet sich die Steuernut 9 axial auf Abstand zu den Steuerbohrungen 6. In der oberen Totpunktstellung gemäß 3 steht die Steuernut in Strömungsverbindung mit den Steuerbohrungen 6. Der maximale Druck des Kraftstoffs, der über die Steuerbohrungen 6 in den Pumpenraum 5 eingeführt wird, wird erreicht, wenn der Kolben 3 aus der unteren Totpunktstellung in Richtung oberer Totpunktstellung wandert, jedoch die Steuernut 9 noch nicht die Steuerbohrungen 6 erreicht hat. In the lateral surface of the piston 3 is a circumferential tax groove 9 placed at a distance from the front 7 of the piston 3 is arranged. In the bottom dead center according to 1 is the rudder groove 9 axially spaced from the control bores 6 , In the top dead center according to 3 the control groove is in fluid communication with the control bores 6 , The maximum pressure of the fuel passing through the control bores 6 in the pump room 5 is achieved is achieved when the piston 3 moves from the bottom dead center to the top dead center, but the control groove 9 not yet the tax holes 6 has reached.

Auf dem Kolben 3 sind zwei axial beabstandete Dichtringe 10 und 11 angeordnet. Beide Dichtringe 10 und 11 befinden sich bezogen auf die Steuernut 9 auf der dem Pumpenraum 5 axial abgewandten Seite. Der Dichtring 10, welcher axial weiter entfernt von dem Pumpenraum 5 angeordnet ist, ist der Niederdruckseite zugewandt und der zweite Dichtring 11 näher an der Hochdruckseite gelegen. Beide Dichtringe 10, 11 sind jeweils in eine umlaufende Nut, die in die Mantelfläche des Kolbens 3 eingebracht ist, eingesetzt. Der der Niederdruckseite benachbarte Dichtring 10 sorgt für eine Separierung von Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich und Schmieröl aus dem Federbereich. On the piston 3 are two axially spaced sealing rings 10 and 11 arranged. Both sealing rings 10 and 11 are related to the tax credit 9 on the pump room 5 axially facing away side. The sealing ring 10 , which axially further away from the pump room 5 is arranged, the low pressure side faces and the second sealing ring 11 located closer to the high pressure side. Both sealing rings 10 . 11 are each in a circumferential groove, which is in the lateral surface of the piston 3 is inserted, used. The low pressure side adjacent sealing ring 10 ensures a separation of fuel the high pressure area and lubricating oil from the spring area.

Beide Dichtringe 10 und 11 haben die Funktion, Ablagerungen an der Innenwand des Pumpenzylinders 2 während der Überführung zwischen unterer Totpunktstellung und oberer Totpunktstellung abzustreifen. Der axiale Abstand zwischen den beiden Dichtringen 10 und 11 entspricht mindestens dem maximalen Hub des Kolbens 3 bei der Überführung von der unteren Totpunkt- in die obere Totpunktstellung. Der axiale Abstand des hochdruckseitigen Dichtrings 11 von der Stirnseite 7 entspricht zumindest annähernd dem doppelten Abstand zwischen der Stirnseite 7 und der Steuernut 9. Both sealing rings 10 and 11 have the function of deposits on the inner wall of the pump cylinder 2 strip during transfer between bottom dead center and top dead center. The axial distance between the two sealing rings 10 and 11 corresponds to at least the maximum stroke of the piston 3 in the transfer of the bottom dead center in the top dead center. The axial distance of the high pressure side sealing ring 11 from the front side 7 corresponds to at least approximately twice the distance between the front side 7 and the control groove 9 ,

In die Innenwand des Pumpenzylinders 2 ist, wie den 1 bis 3 und 5 zu entnehmen, eine umlaufende, drucklose Leckagenut 12 eingebracht, die über Ableitungskanäle 13, welche als Bohrungen im Pumpenzylinder 2 ausgeführt sind, mit einem Ringraum verbunden sind. Über die Leckagenut 12 und die Ableitungskanäle 13 kann Kraftstoff, der als Leckage axial vom Pumpenraum 5 entlang der Mantelfläche des Kolbens 3 wandert, abgeleitet werden. Über den Umfang verteilt sind mehrere Ableitungskanäle 13 in die Wand des Pumpenzylinders 2 eingebracht. Die geradlinig ausgeführten Ableitungskanäle 13 stehen winklig zur Kolbenlängsachse 4, sie sind in Richtung des Pumpenraums 5 geneigt und nehmen mit der Kolbenlängsachse 4 einen Winkel von ca. 45° ein. Die beiden Dichtringe 10 und 11 schließen in jeder Position des Kolbens 3 die Leckagenut 12 zwischen sich ein, wobei in der unteren Totpunktstellung gemäß 1 der hochdruckseitige Dichtring 11 benachbart zur Leckagenut 12 und in der oberen Totpunktstellung gemäß 3 der niederdruckseitige Dichtring 10 benachbart zur Leckagenut 12 angeordnet ist. Into the inner wall of the pump cylinder 2 is like that 1 to 3 and 5 to remove, a circulating, non-pressurized leakage groove 12 introduced via the drainage channels 13 , which as holes in the pump cylinder 2 are executed, are connected to an annulus. About the leak groove 12 and the drainage channels 13 can fuel, which is considered leakage axially from the pump room 5 along the lateral surface of the piston 3 migrates, be derived. Distributed over the circumference are several drainage channels 13 in the wall of the pump cylinder 2 brought in. The rectilinear discharge channels 13 are angled to the piston longitudinal axis 4 They are in the direction of the pump room 5 inclined and take with the piston longitudinal axis 4 an angle of about 45 °. The two sealing rings 10 and 11 close in every position of the piston 3 the leak groove 12 between them, wherein in the bottom dead center according to 1 the high-pressure side sealing ring 11 adjacent to the leak groove 12 and in the top dead center position according to 3 the low-pressure side sealing ring 10 adjacent to the leak groove 12 is arranged.

Um zu verhindern, dass der hochdruckseitige Dichtring 11 durch einen hohen Differenzdruck zwischen seinen axialen Stirnseiten beschädigt wird, ist dem Dichtring 11 eine Druckentlastungseinrichtung zugeordnet, über die der Differenzdruck zwischen den axialen Stirnseiten des Dichtrings 11 reduziert wird. To prevent the high pressure side sealing ring 11 is damaged by a high differential pressure between its axial end faces is the sealing ring 11 associated with a pressure relief device, via which the differential pressure between the axial end faces of the sealing ring 11 is reduced.

Die Druckentlastungseinrichtung ist im Ausführungsbeispiel gemäß 4 als eine Druckentlastungsnut 14 ausgebildet, die in den Dichtring 11 eingebracht ist und sich zwischen den axialen Stirnseiten des Dichtringes 11 erstreckt. Die geradlinig ausgeführte Druckentlastungsnut 14 nimmt mit der Kolbenlängsachse 4 einen Winkel ein und ist aufgrund der zylindrischen Ausführung des Kolbens 3 spiralförmig gekrümmt. Der Winkel der Druckentlastungsnut 14 mit der Kolbenlängsachse 4 liegt beispielsweise in einem Winkelbereich zwischen 30° und 60°. Aufgrund der winkligen Ausrichtung der Druckentlastungsnut 14 ist gewährleistet, dass bei der Hubbewegung des Kolbens 3 keine Bereiche an der Innenwand des Pumpenzylinders 2 verbleiben, die nicht von dem Dichtring 11 innerhalb des Hubbereichs des Dichtringes überstrichen werden. The pressure relief device is according to the embodiment 4 as a pressure relief groove 14 formed in the sealing ring 11 is inserted and located between the axial end faces of the sealing ring 11 extends. The rectilinear pressure relief groove 14 takes with the piston longitudinal axis 4 an angle and is due to the cylindrical design of the piston 3 spirally curved. The angle of the pressure relief groove 14 with the piston longitudinal axis 4 is for example in an angular range between 30 ° and 60 °. Due to the angular orientation of the pressure relief groove 14 ensures that during the stroke movement of the piston 3 no areas on the inner wall of the pump cylinder 2 remain, not from the sealing ring 11 be swept within the stroke range of the sealing ring.

In 5 ist eine Ausführungsvariante einer Druckentlastungseinrichtung dargestellt, die als Druckentlastungskolbenkanal 15 im Kolben 3 ausgebildet ist. Der geradlinige und parallel oder unter einem Winkel zur Kolbenlängsachse verlaufende Druckentlastungskolbenkanal 15 überbrückt axial den hochdruckseitigen Dichtring 11, so dass der Differenzdruck an den axial gegenüberliegenden Stirnseiten des Dichtrings 11 reduziert ist. Der Druckentlastungskolbenkanal 15 kann axial unmittelbar an jeder Stirnseite des Dichtrings 11 enden oder einen kleinen axialen Abstand zu der betreffenden Stirnseite aufweisen. In 5 an embodiment of a pressure relief device is shown, which serves as a pressure relief piston channel 15 in the piston 3 is trained. The rectilinear and parallel or at an angle to the piston longitudinal axis extending pressure relief piston channel 15 bridges the high pressure side sealing ring axially 11 , so that the differential pressure at the axially opposite end faces of the sealing ring 11 is reduced. The pressure relief piston channel 15 can axially directly on each end face of the sealing ring 11 or have a small axial distance to the relevant end face.

Eine weitere Ausführungsvariante der Druckentlastungseinrichtung ist in 3 schematisch dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Druckentlastungseinrichtung als ein Druckentlastungsgehäusekanal 16 ausgebildet, der in die Wandung des Pumpenzylinders 2 eingebracht ist. Der Druckentlastungsgehäusekanal 16 ist in der Weise in den Pumpenzylinder 2 eingebracht, dass der hochdruckseitige Dichtring 11 zumindest in derjenigen Stellung des Kolbens 3 überbrückt wird, in der die Steuerbohrung 6 von dem Kolben 3 verschlossen ist. In dieser Position, in der sich der Kolben 3 nahe seines oberen Totpunktes befindet, ist der Druck des Kraftstoffs im Pumpenraum 5 am höchsten und entsprechend der Differenzdruck zwischen den axialen Stirnseiten des Dichtrings 11 am größten. In dieser Position kann der Differenzdruck zwischen den axialen Stirnseiten des Dichtringes 11 über den Druckentlastungsgehäusekanal 16 reduziert werden. Another variant of the pressure relief device is in 3 shown schematically. In this embodiment, the pressure relief device is a pressure relief housing channel 16 formed in the wall of the pump cylinder 2 is introduced. The pressure relief housing channel 16 is in the way in the pump cylinder 2 introduced that the high-pressure side sealing ring 11 at least in that position of the piston 3 is bridged, in which the control bore 6 from the piston 3 is closed. In this position, in which the piston 3 is near its top dead center, is the pressure of the fuel in the pump room 5 highest and correspondingly the differential pressure between the axial end faces of the sealing ring 11 the biggest. In this position, the differential pressure between the axial end faces of the sealing ring 11 via the pressure relief housing channel 16 be reduced.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2339166 A1 [0002]

Claims

High-pressure pump, in particular for fuel injection in internal combustion engines, with a piston ( 3 ), which is displaceable in a pump housing ( 2 ), wherein on the piston ( 3 ) at least one sealing ring ( 11 ), characterized in that the sealing ring ( 11 ) a pressure relief device for reducing the differential pressure at the opposite axial end faces ( 7 ) of the sealing ring ( 11 ) assigned.

High pressure pump according to claim 1, characterized in that on the piston ( 3 ) at least two axially spaced sealing rings ( 10 . 11 ) are arranged and at least one sealing ring ( 11 ) is associated with a pressure relief device.

High-pressure pump according to claim 2, characterized in that only the high-pressure side sealing ring ( 11 ) is associated with a pressure relief device.

High-pressure pump according to claim 2 or 3, characterized in that the axial distance between the at least two sealing rings ( 10 . 11 ) at least the maximum stroke of the piston ( 3 ) corresponds.

High-pressure pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pressure relief device a Druckentlastungsnut ( 14 ) in the sealing ring ( 11 ), which extends between the opposite axial end faces ( 7 ) of the sealing ring ( 11 ).

High-pressure pump according to claim 5, characterized in that the pressure relief groove ( 14 ) at an angle to the piston longitudinal axis ( 4 ) runs.

High-pressure pump according to one of claims 1 to 6, characterized in that the pressure relief device, a pressure relief piston channel ( 15 ) in the piston ( 3 ), which seals the sealing ring ( 11 ) axially bridged.

High-pressure pump according to one of claims 1 to 7, characterized in that the pressure relief device, a pressure relief housing channel ( 15 ) in the pump housing ( 2 ), which seals the sealing ring ( 11 ) in at least one position of the axial piston ( 3 ) bridged.

High-pressure pump according to claim 8, characterized in that the pressure relief housing channel ( 15 ) the sealing ring ( 11 ) bridged at least in the piston position, in which a control bore ( 6 ) in the pump housing ( 2 ) of the piston ( 3 ) is closed.

High-pressure pump according to one of claims 1 to 9, characterized in that in the wall of the pump housing ( 2 ) a circumferential leakage groove ( 12 ) is introduced into the at least one discharge channel ( 13 ), via the fluid from the leakage groove ( 12 ) is derivable, wherein the leakage groove ( 12 ) is arranged axially at a position of the wall, which is not of the one or more sealing rings ( 10 . 11 ) is run over.

High-pressure pump according to claim 10, characterized in that the discharge channel ( 13 ) at an angle to the piston longitudinal axis ( 4 ) runs.

Fuel injection device with a high-pressure pump ( 1 ) according to one of claims 1 to 11.