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Die Erfindung betrifft ein Niederdruck-Anschlusselement für eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit einem solchen Niederdruck-Anschlusselement.
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Stand der Technik
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Ein Niederdruck-Anschlusselement der vorstehend genannten Art dient der Versorgung einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit Kraftstoff. Das Niederdruck-Anschlusselement ist hierzu einerseits mit einer Niederdruckquelle, andererseits mit einem Gehäuseteil der Kraftstoff-Hochdruckpumpe verbunden bzw. verbindbar. Das Niederdruck-Anschlusselement kann insbesondere als Stutzen ausgebildet sein.
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Ein derartiges Niederdruck-Anschlusselement geht beispielweise aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2013 210 419 A1 hervor. Über einen rohrförmigen Abschnitt ist das Niederdruck-Anschlusselement in eine Ausnehmung eines Gehäuseteils der Kraftstoff-Hochdruckpumpe eingesetzt. Von der Ausnehmung erstreckt sich ein Einlasskanal bis zu einem Ringraum, über den ein Einlassventil der Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit Kraftstoff versorgbar ist. Das Einlassventil dient der Befüllung eines Pumpenarbeitsraums der Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit Kraftstoff. Der Zulauf erfolgt über Einlassventilsitzkanäle, die als Radialbohrungen in einem Einlassventilsitzstück ausgebildet sind, sowie eine Axialbohrung, welche die Radialbohrungen schneidet und der hubbeweglichen Aufnahme eines mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden Einlassventilkolbens dient. Die Betätigung des Einlassventils erfolgt druckgesteuert bzw. mechanisch.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Niederdruck-Anschlusselement für eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe anzugeben, das derart weiterentwickelt ist, dass die Robustheit der Hochdruckpumpe steigt.
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Zur Lösung der Aufgabe wird das Niederdruck-Anschlusselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Ferner wird die Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 9 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Das für eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe vorgeschlagene Niederdruck-Anschlusselement umfasst einen rohrförmigen Abschnitt, über den das Niederdruck-Anschlusselement mit einem Gehäuseteil der Kraftstoff-Hochdruckpumpe oder einer der Kraftstoff-Hochdruckpumpe vorgeschalteten Baugruppe verbindbar ist, so dass der Kraftstoff-Hochdruckpumpe über den rohrförmigen Abschnitt unmittelbar oder mittelbar Kraftstoff zuführbar ist. Erfindungsgemäß ist im rohrförmigen Abschnitt ein im Wesentlichen hohlzylinderförmiges Siebelement angeordnet.
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Über das im Niederdruck-Anschlusselement angeordnete Siebelement kann der Zulaufbereich der Kraftstoff-Hochdruckpumpe weitgehend frei von Partikeln gehalten werden, die im zulaufenden Kraftstoff enthalten sind. Im Zulaufbereich angeordnete Ventile der Kraftstoff-Hochdruckpumpe werden auf diese Weise vor Ventilklemmern geschützt, die durch die im Kraftstoff enthaltenen Partikel verursacht werden. Dadurch ist sichergestellt, dass die Ventile sicher schließen und es nicht zu Undichtigkeiten und/oder Fehlfunktionen der Ventile kommt. Bei den Ventilen kann es sich insbesondere um mindestens ein Einlass- bzw. Saugventil und/oder eine Zumesseinheit handelt, die dem Einlass- bzw. Saugventil vorgeschaltet ist.
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Da der Zulauf von Kraftstoff auch über eine der Kraftstoff-Hochdruckpumpe vorgeschalteten Baugruppe erfolgen kann, kann das erfindungsgemäße Niederdruck-Anschlusselement auch eine solche Baugruppe integriert sein. Dies hat den Vorteil, dass in die Baugruppe eingesetzte Ventile, wie beispielsweise ein Überströmventil, ein Druckregelventil und/oder eine Zumesseinheit, ebenfalls vor Partikeln geschützt sind. Separat an diesen Ventilen angeordnete Siebe können somit entfallen.
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In der Regel werden Baugruppen der vorstehend genannten Art Steckpumpen vorgeschaltet, da diese kein eigenes Gehäuse aufweisen.
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Das Gehäuseteil einer vorgeschalteten Baugruppe weist regelmäßig mehrere Anschlüsse auf. Über diese kann die Baugruppe mit einer Niederdruckleitung und mit der Hochdruckpumpe verbunden werden. Der Anschluss kann die Form einer Ausnehmung zur Aufnahme eines Anschlussstutzens besitzen. Es muss demnach nur der Anschlussstutzen gegen das erfindungsgemäße Niederdruck-Anschlusselement getauscht werden.
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Dadurch, dass durch das Siebelement des Niederdruck-Anschlusselements der Eintrag von Partikeln in den Zulaufbereich der Kraftstoff-Hochdruckpumpe minimiert wird, erhöht sich die Robustheit der Kraftstoff-Hochdruckpumpe. Der Einsatz weiterer Siebelemente ist entbehrlich, so dass ferner der Aufbau der Hochdruckpumpe vereinfacht wird.
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Das im Niederdruck-Anschlusselement angeordnete Siebelement vermag insbesondere ein Siebelement zu ersetzen, das üblicherweise unmittelbar am Einlass- bzw. Saugventil und/oder an einer dem Saugventil vorgeschalteten Zumesseinheit angeordnet ist. Das heißt, dass das Saugventil insbesondere als integriertes und/oder elektromagnetisch betätigbares Saugventil ausgebildet sein kann.
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Da ein Niederdruck-Anschlusselement für eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe in der Regel einen genormten Anschluss besitzt, kann dieses in Verbindung mit einer Vielzahl von Kraftstoff-Hochdruckpumpen eingesetzt werden. Dementsprechend kann auch das Siebelement als Einheitsbauteil gefertigt werden, was sich kostensenkend auswirkt.
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Vorzugsweise ist das Siebelement vollständig im Niederdruck-Anschlusselement aufgenommen, so dass dieses vor der Verbindung des Niederdruck-Anschlusselements mit einem Gehäuseteil der Kraftstoff-Hochdruckpumpe oder einer der Kraftstoff-Hochdruckpumpe vorgeschalteten Baugruppe optimal vor Beschädigungen geschützt ist.
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Weiterhin vorzugsweise ist der Außendurchmesser des im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Siebelements in der Weise auf den Innendurchmesser des rohrförmigen Abschnitts des Niederdruck-Anschlusselements abgestimmt, dass das Siebelement in radialer Richtung durchströmbar ist. Das heißt, dass zwischen dem Siebelement und dem rohrförmigen Abschnitt des Niederdruck-Anschlusselements ein einseitig offener Ringspalt ausgebildet ist. In Abhängigkeit von der konkreten Ausgestaltung und/oder Orientierung des Siebelements kann dieses dann von radial innen nach radial außen oder umgekehrt durchströmt werden.
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Bevorzugt ist das im Wesentlichen hohlzylinderförmige Siebelement kraft- und/oder formschlüssig mit dem rohrförmigen Abschnitt des Niederdruck-Anschlusselements verbunden. Beispielsweise kann das Siebelement über einen Abschnitt, der gegenüber dem Innendurchmesser des rohrförmigen Abschnitts ein radiales Übermaß besitzt, in diesen eingepresst sein. Durch die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung ist das Siebelement im rohrförmigen Abschnitt des Niederdruck-Anschlusselements verliersicher gehalten.
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Des Weiteren bevorzugt weist das im Wesentlichen hohlzylinderförmige Siebelement außenumfangseitig einen nach radial außen vorstehenden Bund zur kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung mit dem rohrförmigen Abschnitt des Niederdruck-Anschlusselements auf. Der Bund weist vorzugsweise ein radiales Übermaß gegenüber dem Innendurchmesser des rohrförmigen Abschnitts auf, so dass über den Bund eine Pressverbindung mit dem Niederdruck-Anschlusselement erzielbar ist und/oder das Siebelement über den Bund an einem ringförmigen Absatz des rohrförmigen Abschnitts abstützbar ist. Der Bund ist vorzugsweise an einem ring- oder rohrförmigen Siebträger des Siebelements ausgebildet, so dass die Belastbarkeit des Siebelements im Bereich des Bunds steigt.
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Um eine formschlüssige Verbindung des Siebelements mit dem Niederdruck-Anschlusselement zu erzielen, wird vorgeschlagen, dass der rohrförmige Abschnitt des Niederdruck-Anschlusselements innenumfangseitig einen umlaufenden Absatz oder eine Ringnut zur bereichsweisen Aufnahme und/oder Abstützung des Siebelements aufweist. Der Formschluss verhindert eine axiale Lageverschiebung des Siebelements gegenüber dem rohrförmigen Abschnitt des Niederdruck-Anschlusselements.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Siebelement einen rohrförmigen Abschnitt besitzt, der zumindest bereichsweise aus einem Siebgewebe gebildet ist. Das Siebgewebe dient der Abscheidung der im Kraftstoff enthaltenen Partikel, während der Kraftstoff durch das Siebgewebe hindurch von radial innen nach radial außen oder umgekehrt strömt.
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Um zu gewährleisten, dass das Siebelement in radialer Richtung durchströmt wird, ist bevorzugt der rohrförmige Abschnitt an einem Ende, vorzugsweise an einem dem Siebträger abgewandten Ende, mittels eines Boden- oder Deckelteils verschlossen. Das Siebelement ist demnach bevorzugt im Wesentlichen als einseitig geschlossener Hohlzylinder ausgebildet. Ist die Öffnung des Hohlzylinders in Zulaufrichtung des Kraftstoffs dem verschlossenen Ende vorgelagert, wird das Siebelement von radial innen nach radial außen durchströmt. Wird das Siebelement andersherum eingebaut, verhält es sich umgekehrt. Das heißt, dass der Kraftstoff von radial außen nach radial innen strömt.
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Vorteilhafterweise besitzt das Siebgewebe eine Maschenweite von 60 µm bis 300 µm. Auf diese Weise ist ein hoher Abscheidegrad sichergestellt.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Maschenweite des Siebgewebes in Strömungsrichtung des zulaufenden Kraftstoffs kontinuierlich oder stufenweise abnimmt. Das heißt, dass das Siebgewebe eine sich in Längsrichtung verändernde Maschenweite besitzt, und zwar werden die Maschen zum Ende des Siebgewebes hin immer kleiner. Da der zulaufende Kraftstoff die Tendenz besitzt, erst am Siebgewebe entlang zu laufen, um dann am Ende des Siebgewebes dieses radial zu durchströmen, ist auf diese Weise eine hohe Abscheidungsrate sichergestellt. Die größeren Maschen werden insbesondere benötigt, um bei großer Kälte, wenn der Kraftstoff zur Paraffinausscheidung neigt, ein vollständiges Zusetzen des Siebelements zu verhindern. Denn während die Paraffinkristalle die kleinen Maschen zusetzen, vermögen sie das Siebgewebe im Bereich der großen Maschen zu passieren. Erwärmt sich im Laufe der Zeit der Kraftstoff, lösen sich die Paraffinkristalle auf und geben die kleinen Maschen wieder frei, so dass wieder eine hohe Abscheidungsrate erzielbar ist.
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Weist das Siebgewebe des Siebelements eine sich in Längsrichtung verändernde Maschenweite auf, ist vorzugsweise mindestens ein Drittel der gesamten Fläche des Siebgewebes mit der kleinsten Maschenweite ausgestattet. Auf diese Weise bleibt ein hoher Abscheidegrad erhalten.
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Die zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe ferner vorgeschlagene Kraftstoff-Hochdruckpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass sie das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Niederdruck-Anschlusselement umfasst. Der rohrförmige Abschnitt des Niederdruck-Anschlusselements ist dabei bevorzugt in eine Ausnehmung eines Gehäuseteils der Kraftstoff-Hochdruckpumpe eingesetzt, die über einen Zulaufkanal mit einem Zulaufbereich eines Saugventils verbindbar ist. Der gesamte Zulaufbereich der Kraftstoff-Hochdruckpumpe ist somit über das eine im Niederdruck-Anschlusselement angeordnete Siebelement vor unerwünschten Partikeln geschützt. Die Anordnung weiterer Siebelemente ist demnach entbehrlich. Insbesondere kann ein unmittelbar am Saugventil angeordnetes Siebelement entfallen, so dass das Saugventil auch in das Gehäuseteil der Hochdruckpumpe integriert sein kann.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Saugventil elektromagnetisch betätigbar ist. In diesem Fall ist dem Saugventil keine Zumesseinheit vorgeschaltet, da die Mengenzumessung über das Saugventil selbst erfolgt. Der Wegfall der Zumesseinheit ist unproblematisch, da es auf die Anordnung eines Siebelements an der Zumesseinheit ebenfalls nicht mehr ankommt.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist das erfindungsgemäße Niederdruck-Anschlusselement in eine der Kraftstoff-Hochdruckpumpe vorgeschaltete Baugruppe integriert. Vorzugsweise ist hierzu der rohrförmige Abschnitt des Niederdruck-Anschlusselements in eine Ausnehmung eines Gehäuseteils der Baugruppe eingesetzt. Das Niederdruck-Anschlusselement kann in der Weise eingesetzt werden, dass ein ferner in die Baugruppe integriertes Überströmventil und/oder eine integrierte Zumesseinheit ebenfalls durch das Siebelement des Niederdruck-Anschlusselements vor Partikeln geschützt sind.
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Bevorzugt ist die Hochdruckpumpe als Einstempelpumpe ausgebildet. Denn in dieser Ausgestaltung kommen die Vorteile der Erfindung besonders gut zum Tragen, da – anders als bei Mehrstempelpumpen – Undichtigkeiten und/oder Fehlfunktionen des Saugventils in der Regel sofort zum Abstellen des Motors führen. Bei einer Mehrstempelpumpe ist die Funktion der Pumpe selbst dann noch gegeben, wenn es zu einem Ventilklemmer kommt, da die mehreren Ventile quasi redundant sind.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
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1 einen schematischen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Niederdruck-Anschlusselements,
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2 eine vergrößerte Darstellung des Niederdruck-Anschlusselements der 1 im Bereich des eingesetzten Siebelements,
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3 eine perspektivische Darstellung einer Baugruppe, die einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe vorgeschaltet werden kann,
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4 einen schematischen Längsschnitt durch die Baugruppe der 4 und
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5 einen schematischen Längsschnitt durch eine modifizierte Baugruppe.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Das in der 1 dargestellte Niederdruck-Anschlusselement 1 weist einen rohrförmigen Abschnitt 2 zur Verbindung mit einem Gehäuseteil 3 einer Hochdruckpumpe auf. In der 1 ist der rohrförmige Abschnitt 2 in eine Ausnehmung 11 des Gehäuseteils 3 eingesetzt. An die Ausnehmung 11 schließt sich ein Zulaufkanal 12 an, über den einem Saugventil (nicht dargestellt) der Hochdruckpumpe Kraftstoff zuführbar ist. Um insbesondere das Saugventil vor im Kraftstoff enthaltenen Partikeln zu schützen, ist im rohrförmigen Abschnitt 2 des Niederdruck-Anschlusselements 1 ein Siebelement 4 angeordnet.
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Das Siebelement 4 ist vorliegend als einseitig geschlossener Hohlzylinder ausgebildet, der einen aus einem Siebgewebe 9 gebildeten rohrförmigen Abschnitt 8 besitzt, der an einem ersten Ende mit einem rohrförmigen Siebträger 6 verbunden ist. Andernends wird der aus dem Siebgewebe 9 gebildete rohrförmige Abschnitt 8 von einem Boden- oder Deckelteil 10 verschlossen. Das Siebelement 4 ist in der Weise orientiert, dass das Boden- oder Deckelteil 10 dem Gehäuseteil 3 der Hochdruckpumpe zugewandt ist.
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Wird das Niederdruck-Anschlusselement 1 an seinem freien Ende mit einer Niederdruckleitung (nicht dargestellt) verbunden und über die Niederdruckleitung mit Kraftstoff versorgt, wird der zuströmende Kraftstoff über den Siebträger 6 nach radial innen geleitet. Denn der Siebträger 6 ist über einen Bund 5, der in eine Ringnut 7 des rohrförmigen Abschnitts 2 des Niederdruck-Anschlusselements 1 eingreift, formschlüssig mit dem rohrförmigen Abschnitt 2 verbunden (siehe 2). Der Formschluss stellt sicher, dass das Siebelement 4 lagefixiert ist. Zugleich wird eine Abdichtung über den Außenumfang des Bunds 5 des Siebelements 4 erzielt. Die Abdichtung verhindert, dass das Siebelement 4 umgangen werden kann. Der radial innen einströmende Kraftstoff wird über das Boden- oder Deckelteil 10 des Siebelements 4 nach radial außen gelenkt, so dass etwaige im Kraftstoff enthaltene Partikel über das Siebgewebe 9 abgeschieden werden. Der Kraftstoff gelangt dann über einen zwischen dem Siebgewebe 9 und dem rohrförmigen Abschnitt 2 des Niederdruck-Anschlusselements 1 verbleibenden Ringraum 13 in den Zulaufkanal 12.
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In den 3 bis 5 ist das erfindungsgemäße Niederdruck-Anschlusselement 1 jeweils in die Ausnehmung 11‘ eines Gehäuseteils 3‘ einer Baugruppe 14 eingesetzt, das einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe vorschaltbar ist.
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In die Baugruppe 14 der 3 und 4 ist neben dem Niederdruck-Anschlusselement 1 ferner ein Überströmventil 15 integriert. Da vorliegend das erfindungsgemäße Niederdruck-Anschlusselement 1 stromaufwärts des Überströmventils 15 angeordnet ist, kann über das im Niederdruck-Anschlussstutzen 1 enthaltene Siebelement 4 auch das Überströmventil 15 vor Partikeln geschützt werden. Weitere stutzenförmige Anschlusselemente 17, 18 dienen dem Anschluss einer Rücklaufleitung und dem Anschluss an den Zulaufbereich einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe. Alternativ oder ergänzend können auch diese durch ein erfindungsgemäßes Niederdruck-Anschlusselement 1 ausgetauscht werden.
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Bei der Baugruppe 14 der 5 ist neben dem Überströmventil 15 ferner eine Zumesseinheit 16 in das Gehäuseteil 3‘ integriert. Auch diese kann über das erfindungsgemäße Niederdruck-Anschlusselement 1 vor im Kraftstoff enthaltenen Partikeln geschützt werden, wenn die Anordnung des Niederdruck-Anschlusselements 1 stromaufwärts der Zumesseinheit 16 erfolgt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013210419 A1 [0003]
