-
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
-
Stand der Technik
-
Eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem dient der Förderung von Kraftstoff auf Hochdruck. Hierzu weist die Hochdruckpumpe mindestens ein Pumpenelement mit einem Hochdruck-Elementraum auf, in dem der Kraftstoff komprimiert und anschließend über einen Hochdruckabgang einem Hochdruckspeicher, dem so genannten Rail, zugeführt wird. Die Befüllung des Hochdruck-Elementraums mit Kraftstoff erfolgt in der Regel über ein Saugventil, das als mechanisches Saugventil oder als elektromagnetisch betätigbares Saugventil ausgebildet sein kann. Das elektromagnetisch betätigbare Saugventil ist in der Weise ansteuerbar, dass eine dem Saugventil vorgeschaltete Zumesseinheit zur Mengenzumessung entfallen kann.
-
Saugventile der vorstehend genannten Art sind anfällig gegenüber im Kraftstoff enthaltene Partikel. Denn diese können zu einem Verklemmen der beweglichen Ventilbauteile führen, so dass das Saugventil nicht vollständig schließt. In der Folge kommt es zu Undichtigkeiten und/oder zu Fehlfunktionen, die insbesondere bei einer Einstempelpumpe, d. h. bei einer Hochdruckpumpen mit nur einem Pumpenelement, zum sofortigen Abstellen des Motors führen können. Um derartige Fehlfunktionen zu verhindern, sind aus dem Stand der Technik Saugventile bekannt, die mit einem Sieb ausgestattet sind.
-
Ein mit einem Sieb bzw. Siebelement ausgestattetes Saugventil geht beispielhaft aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2008 042 617 A1 hervor. Das Siebelement ist ringförmig ausgebildet und in der Weise in eine außenumfangseitige Ringnut einer Ventilplatte eingesetzt, dass in der Ventilplatte ausgebildete und als Zulaufbohrungen dienende Radialbohrungen von dem Siebelement abgedeckt werden. Das Siebelement verhindert somit, dass im Kraftstoff enthaltene Partikel in das Saugventil eingetragen werden.
-
Die Anordnung eines Siebs am Saugventil ist jedoch nicht immer möglich. Dies gilt insbesondere wenn es sich bei dem Saugventil um ein in die Hochdruckpumpe integriertes Saugventil handelt und eine Ventilplatte fehlt. Ein solches Saugventil ist beispielhaft in der Offenlegungsschrift
DE 10 2012 210 107 A1 offenbart. Bei einem integrierten Saugventil wird der Ventilsitz durch ein Gehäuseteil der Hochdruckpumpe ausgebildet, so dass eine separate Ventilplatte entfallen kann.
-
Ein Sieb am Saugventil ist verzichtbar, wenn dem Saugventil eine Zumesseinheit vorgeschaltet ist. Denn auch diese gilt es vor Partikeln zu schützen, so dass die Zumesseinheit in der Regel mit einem Sieb ausgestattet ist. Entfällt jedoch die Zumesseinheit, da es sich beispielsweise um ein elektromagnetisch betätigbares Saugventil handelt, müssen die schädlichen Partikel auf andere Weise entfernt werden.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem anzugeben, die derart weiterentwickelt ist, dass ein Saugventil der Hochdruckpumpe, wobei es sich insbesondere um ein in die Hochdruckpumpe integriertes und/oder elektromagnetisch betätigbares Saugventil handeln kann, wirksam vor im Kraftstoff enthaltenen Partikeln geschützt ist.
-
Zur Lösung der Aufgabe wird die Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, vorgeschlagene Hochdruckpumpe weist ein mehrteilig ausgebildetes Gehäuse auf.
-
Das Gehäuse umfasst ein Grundgehäuse, in dem ein Triebwerksraum ausgebildet ist, und einen mit dem Grundgehäuse verbundenen Zylinderkopf, in dem eine Zylinderbohrung zur hubbeweglichen Aufnahme eines Pumpenkolbens ausgebildet ist. Der Pumpenkolben begrenzt innerhalb der Zylinderbohrung einen Hochdruck-Elementraum, der über ein Saugventil mit Kraftstoff befüllbar ist. Erfindungsgemäß ist im Bereich einer Schnittstelle zwischen dem Grundgehäuse und dem Zylinderkopf in einer als Zulauf für das Saugventil dienenden Bohrung, die abschnittsweise im Grundgehäuse und abschnittsweise im Zylinderkopf ausgebildet ist, ein Siebelement angeordnet.
-
Das in der Bohrung angeordnete Siebelement verhindert, dass im Kraftstoff enthaltene Partikel in das Saugventil gelangen und zu Undichtigkeiten und/oder Fehlfunktionen des Saugventils führen. Die Anordnung des Siebelements kann dabei im Grundgehäuse und/oder im Zylinderkopf erfolgen, da sich die als Zulauf für das Saugventils dienende Bohrung über die Schnittstelle zwischen dem Grundgehäuse und dem Zylinderkopf hinweg erstreckt.
-
Das vorgeschlagene Siebelement vermag auf diese Weise ein Siebelement zu ersetzen, das üblicherweise am Saugventil und/oder an einer dem Saugventil vorgeschalteten Zumesseinheit angeordnet ist. Das heißt, dass das Saugventil auch als siebloses integriertes und/oder elektromagnetisch betätigbares Saugventil ausgebildet sein kann. Denn auf die konkrete Ausgestaltung des Saugventils und/oder das Vorhandensein einer Zumesseinheit kommt es nicht mehr an. Damit steigt der Gestaltungsfreiraum.
-
Ferner kann für eine Vielzahl von Hochdruckpumpen ein Siebelement vorgehalten werden. Dies gilt zumindest für die Hochdruckpumpen, die im Bereich der Schnittstelle eine sich vom Grundgehäuse bis in den Zylinderkopf erstreckende Bohrung besitzen. Das Siebelement kann demnach als Einheitsbauteil gefertigt werden, was zu einem Kostenvorteil führt.
-
Die Anordnung des Siebelements im Bereich der Schnittstelle zwischen dem Grundgehäuse und dem Zylinderkopf erleichtert zudem die Montage des Siebelements. Denn der Bereich der Schnittstelle ist vor der Verbindung von Grundgehäuse und Zylinderkopf von außen leicht zugänglich.
-
Zur Verbindung mit dem Grundgehäuse weist der Zylinderkopf bevorzugt einen Flanschabschnitt auf, der an das Grundgehäuse angesetzt und vorzugsweise mit dem Grundgehäuse verschraubt wird. Der gemeinsame Kontaktbereich bildet in diesem Fall die Schnittstelle zwischen dem Grundgehäuse und dem Zylinderkopf aus.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Saugventil in den Zylinderkopf der Hochdruckpumpe integriert. Durch die Integration des Saugventils in die Hochdruckpumpe kann das Gehäuse, insbesondere der Zylinderkopf des Gehäuses, einfacher gestaltet werden. Ferner reduziert sich der Bauraumbedarf des Saugventils, so dass eine kompakt bauende Anordnung erzielbar ist. Damit einher geht auch eine reduzierte Länge der als Zulauf dienenden Bohrung im Zylinderkopf.
-
Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass das Saugventil elektromagnetisch betätigbar ist. Das heißt, dass die Mengenzumessung des Kraftstoffs über das Saugventil erfolgen kann, so dass eine Zumesseinheit entbehrlich ist, wodurch der Aufbau der Hochdruckpumpe weiter vereinfacht wird.
-
Vorteilhafterweise ist im Bereich der Schnittstelle ein die Bohrung erweiternder Absatz zur bereichsweisen Aufnahme und axialen Abstützung des Siebelements im Grundgehäuse und/oder im Zylinderkopf ausgebildet. Durch den Absatz öffnet sich die Bohrung nach außen, so dass das Siebelement einfach nur eingelegt werden muss. Dabei wird das Siebelement über den Absatz in axialer Richtung abgestützt, so dass zugleich eine axiale Lagefixierung des Siebelements erreicht wird. Dies gilt insbesondere, wenn anschließend das Grundgehäuse und der Zylinderkopf verbunden werden.
-
Das Siebelement der vorgeschlagenen Hochdruckpumpe umfasst bevorzugt mindestens ein Siebgewebe. Das Siebgewebe bildet in Abhängigkeit von seiner Maschenweite eine für Partikel undurchdringliche Barriere aus. Das Abscheiden der Partikel wird demnach über das Siebgewebe realisiert. Vorzugsweise ist das Siebgewebe aus einem Drahtgewebe gefertigt. Im Vergleich zu einem Kunststoffgewebe weist ein Drahtgewebe eine höhere Robustheit auf.
-
Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass das Siebgewebe eine Maschenweite von 60 µm bis 250 µm, insbesondere von 100 µm bis 200 µm besitzt. Beispielsweise kann eine Maschenweite von 100 µm und 150 µm gewählt werden, um auch kleinste Partikel abzuscheiden. Darüber hinaus kann aber auch eine größere Maschenweite sinnvoll sein, beispielsweise eine Maschenweite von 150 µm bis 200 µm, da mit zunehmender Größe der Maschenweite die Gefahr einer Versulzung des Siebelements bei niedrigen Temperaturen sinkt. Eine größere Maschenweite ist beispielsweise unproblematisch, wenn es sich bei dem Saugventil um ein elektromagnetisch betätigbares Saugventil handelt. Denn in der Regel weisen elektromagnetisch betätigbare Saugventile einen größeren Hub auf, so dass die Gefahr eines Verklemmens aufgrund von im Kraftstoff enthaltenen Partikeln sinkt.
-
Zur Verstärkung des Siebgewebes wird vorgeschlagen, dass einzelne Drähte des Drahtgewebes einen vergrößerten Querschnitt aufweisen. Dadurch kann die Robustheit des Siebgewebes weiter gesteigert werden.
-
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Siebelement mindestens einen Siebträger umfasst. Der Siebträger bewirkt ebenfalls eine Verstärkung des Siebelements. Bevorzugt ist hierzu der Siebträger ringförmig gestaltet und fasst einen Außenumfangsbereich des Siebgewebes ein. Vorzugsweise ist der Siebträger aus einem ringförmigen Metallblechstreifen gefertigt, der weiterhin vorzugsweise zur Verbindung mit dem Siebgewebe ein- oder mehrfach gebördelt ist. Der einzufassende Außenumfangsbereich des Siebgewebes wird hierzu einfach umbördelt.
-
Als weitere weiterbildende Maßnahme wird vorgeschlagen, dass das Siebelement mindestens ein Dichtelement umfasst. Das Dichtelement vermag einen Dichtring zu ersetzen, der üblicherweise im Bereich der Schnittstelle zwischen dem Grundgehäuse und dem Zylinderkopf zur Abdichtung der sich über beide Gehäuseteile erstreckenden Bohrung nach außen eingesetzt ist. Die Funktion der Abdichtung wird dann über das Siebelement bewirkt. Die Funktionsintegration wirkt sich kostensenkend aus.
-
Vorzugsweise ist das Dichtelement aus einem Elastomer-Material gefertigt, so dass es elastisch verformbar ist. Das Dichtelement ermöglicht auf diese Weise den Einbau des Siebelements unter einer axialen und/oder radialen Vorspannung gegenüber dem Gehäuse der Hochdruckpumpe. Die axiale und/oder radiale Vorspannung erhöht die Dichtwirkung des Dichtelements.
-
Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass das Dichtelement an den Siebträger angespritzt ist. Das Dichtelement ist in diesem Fall einstückig mit dem Siebelement ausgebildet, so dass es verliersicher gehalten ist. Das Dichtelement wird vorzugsweise an den Außenumfang des Siebträgers angespritzt. Dadurch erfährt der Siebträger eine Erweiterung in radialer Richtung. Um den Einbau unter einer axialen Vorspannung zu ermöglichen, weist das angespritzte Dichtelement gegenüber dem Siebträger bevorzugt ein Übermaß in axialer Richtung auf. Alternativ oder ergänzend kann das Dichtelement den Siebträger umgreifend angespritzt sein, so dass zumindest eine Stirnfläche des Siebträgers ganz oder teilweise abgedeckt ist.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Siebelement mindestens einen topfförmigen Abschnitt auf, der in die Bohrung hineinragt. Der topfförmige Abschnitt vergrößert die Oberfläche des Siebelements, so dass die Gefahr eines Zusetzens des Siebelements gemindert wird. Dies gilt insbesondere, wenn das Siebgewebe den topfförmigen Abschnitt ausbildet. Unterstützend kommt hinzu, dass das Siebgewebe von dem zulaufenden Kraftstoff nicht nur durchströmt, sondern ferner umströmt wird, so dass am Siebgewebe anhaftende Partikel schneller weggespült werden.
-
Der topfförmige Abschnitt kann in den im Grundgehäuse oder in den im Zylinderkopf ausgebildeten Abschnitt der als Zulauf für das Saugventil dienenden Bohrung hineinragen, und zwar unabhängig davon, ob das Siebelement bei der Montage in das Grundgehäuse oder in den Zylinderkopf eingesetzt worden ist. Ferner kann das Siebelement zwei topfförmige Abschnitte aufweisen, von denen ein erster in den im Grundgehäuse ausgebildeten Bohrungsabschnitt und ein zweiter in den im Zylinderkopf ausgebildeten Bohrungsabschnitt hineinragt.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zweigt die das Siebelement aufnehmende Bohrung von einer Bohrung ab, die im Grundgehäuse ausgebildet ist und den Triebwerksraum mit einem Stößelraum verbindet. Zur Verbindung von Triebwerksraum und Stößelraum weist die Bohrung bevorzugt einen henkelförmigen Verlauf auf, so dass diese Bohrung auch Henkelbohrung genannt wird. Im Stößelraum ist vorzugsweise eine mit dem Pumpenkolben verbundene Stößelbaugruppe zur Abstützung des Pumpenkolbens an einer Nockenwelle hubbeweglich aufgenommen. Über den über die Henkelbohrung zuströmenden Kraftstoff kann demnach eine Schmierung und/oder Kühlung der Stößelbaugruppe bewirkt werden.
-
Sofern das Siebelement einen topfförmigen Abschnitt besitzt kann das Siebelement beim Einbau in der Weise orientiert werden, dass der topfförmige Abschnitt bis in die Henkelbohrung hineinragt. Die in der Henkelbohrung vorhandene Kraftstoffströmung bewirkt, dass am Siebelement anhaftende Partikel mitgerissen werden, so dass die Gefahr eines Zusetzens des Siebelements weiter gemindert wird.
-
Des Weiteren bevorzugt ist die vorgeschlagene Hochdruckpumpe als Einstempelpumpe ausgebildet. Hier kommen die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zum Tragen, da – anders als bei Mehrstempelpumpen – Undichtigkeiten und/oder Fehlfunktionen des Saugventils in der Regel sofort zum Abstellen des Motors führen. Bei Mehrstempelpumpen sind Ventilklemmer aufgrund von Partikeln weniger wahrscheinlich, da die mehreren Ventile selbst quasi redundant sind. In der Folge fördert die Mehrstempelpumpe selbst dann noch, wenn es bei einem Ventil zu einer Fehlfunktion kommt.
-
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
-
1 einen schematischen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe,
-
2 eine vereinfachte perspektivische Darstellung der Anordnung des Siebelements im Grundgehäuse der Hochdruckpumpe der 1,
-
3 einen schematischen Längsschnitt durch das Siebelement der Hochdruckpumpe der 1,
-
4 einen schematischen Längsschnitt durch ein Grundgehäuse einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe,
-
5 einen schematischen Längsschnitt durch ein modifiziertes Siebelement für eine erfindungsgemäße Hochdruckpumpe und
-
6 eine vergrößerte Darstellung des Siebelements der 5 im Bereich des Siebträgers.
-
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
-
Die in der 1 dargestellte Hochdruckpumpe umfasst ein Grundgehäuse 1, in dem ein Triebwerksraum 2 ausgebildet ist. Im Triebwerksraum 2 ist eine Nockenwelle 18 angeordnet, über welche ein Pumpenkolben 5 in einer Hubbewegung antreibbar ist. Der Pumpenkolben 5 ist hierzu über eine in einem Stößelraum 16 hubbeweglich aufgenommene Stößelbaugruppe 17 an der Nockenwelle 18 abgestützt. Eine Feder 21 spannt die Stößelbaugruppe 17 gegen die Nockenwelle 18 vor.
-
Andernends ist der Pumpenkolben 5 in einer Zylinderbohrung 4 eines Zylinderkopfes 3 aufgenommen, der über einen Flanschabschnitt 20 mit dem Grundgehäuse 1 verbunden ist. Der Pumpenkolben 5 begrenzt innerhalb der Zylinderbohrung 4 einen Hochdruck-Elementraum 6, der über ein Saugventil 7 mit Kraftstoff befüllbar ist. Das Saugventil 7 ist vorliegend als integriertes Saugventil 7 ausgebildet. Das heißt, dass der Zylinderkopf 4 einen Ventilsitz 22 für ein hubbewegliches Ventilglied 23 des Saugventils 7 ausbildet.
-
Der Triebwerksraum 2 und der Stößelraum 16 sind über eine im Grundgehäuse 1 ausgebildete henkelförmige Bohrung 15 verbunden. Von der Bohrung 15 zweigt eine weitere Bohrung 9 ab, die sich vom Grundgehäuse 1 bis in den Zylinderkopf 3 erstreckt und als Zulauf für das Saugventil 7 dient. Im Bereich einer Schnittstelle 8 zwischen dem Zylinderkopf 3 und dem Grundgehäuse 1 ist in die Bohrung 9 ein Siebelement 10 eingesetzt, das dazu dient, im Kraftstoff enthaltene Partikel vom Saugventil 7 fernzuhalten. Das Siebelement 10 ist derart in das Grundgehäuse 1 eingebaut, dass es in axialer Richtung an einem die Bohrung 9 erweiternden Absatz 11 abgestützt ist und in die Bohrung 9 hineinragt (siehe 2).
-
Wie insbesondere der 3 zu entnehmen ist, weist das Siebelement 10 der Hochdruckpumpe der 1 einen topfförmigen Abschnitt auf, der aus einem Siebgewebe 12 gebildet wird. Außenumfangseitig ist das Siebgewebe 12 von einem Siebträger 13 eingefasst, der wiederum aus einem gebördelten Metallstreifen gebildet wird. An den Siebträger 13 ist ein Dichtelement 14 aus einem Elastomer-Material angespritzt, das die Bohrung 9 nach außen abdichtet.
-
4 zeigt ein Siebelement 10, das derart gestaltet ist, dass der durch das Siebgewebe 12 gebildete topfförmige Abschnitt bis in die Bohrung 15 hineinragt, die den Triebwerksraum 2 mit dem Stößelraum 16 verbindet. Das Siebgewebe 12 wird demnach von Kraftstoff umströmt und zwar aus entgegengesetzten Strömungsrichtungen 19, so dass am Siebgewebe 12 anhaftende Partikel einfach weggespült werden. Dadurch erhöht sich die Langlebigkeit des Siebelements 10 bzw. die Robustheit der Hochdruckpumpe steigt.
-
Ein modifiziertes Siebelement 10 ist der 5 zu entnehmen. Hier umfasst das Siebelement 10 zwei topfförmige Abschnitte, die jeweils aus einem Siebgewebe 12 gebildet werden. Das Siebelement 10 kann in der Weise in das Grundgehäuse 1 oder in den Zylinderkopf 3 eingesetzt werden, dass es in zwei Richtungen in die Bohrung 9 hineinragt und somit die Schnittstelle 8 übergreifend in beide Gehäuseteile hineinragt.
-
Zur Verbindung der beiden Siebgewebe 12 des Siebelements 10 der 5 können diese doppelt gelegt und randseitig mit dem zur Ausbildung des Siebträgers 13 dienenden Metallstreifen umbördelt werden (siehe 6).
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102008042617 A1 [0004]
- DE 102012210107 A1 [0005]
