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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In Kraftstoffsystemen werden Kraftstoffhochdruckpumpen eingesetzt, um Kraftstoff von einem Vordruck, der in einem Niederdruckbereich herrscht, auf einen für eine Kraftstoffeinspritzung erforderlichen Einspritzdruck zu verdichten. Derartige Kraftstoffhochdruckpumpen weisen üblicherweise mindestens einen Kolben auf, der in einem Aufnahmeabschnitt des Pumpengehäuses, meist einer separaten Zylinderbuchse, gleitend geführt ist und sich entlang einer Kolbenlängsachse erstreckt. Der Kolben weist üblicherweise einen ersten Teilabschnitt mit einem ersten Durchmesser und einen zweiten Teilabschnitt mit einem zweiten Durchmesser, der geringer als der erste Durchmesser ist, auf. Mittels eines Antriebs, der beispielsweise durch eine Nocke oder eine Exzenterscheibe gebildet ist, kann der Kolben im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe axial, also in Richtung der Kolbenlängsachse, auf und ab bewegt werden.
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Aus dem Stand der Technik ist die Anbringung einer Kolbendichtung bekannt, die häufig auch als Niederdruckdichtung bezeichnet wird und im Bereich des zweiten Teilabschnitts des Kolbens angeordnet ist. Die Kolbendichtung umschließt dabei üblicherweise den zweiten Teilabschnitt radial und dichtet eine Ölseite gegenüber einer Kraftstoffseite ab. Bei üblichen Kraftstoffhochdruckpumpen ist die Kolbendichtung von einem als tiefgezogenes Element ausgeführten Dichtungsträger gehalten. Die Kolbendichtung dichtet dabei statisch gegen den Dichtungsträger und dynamisch gegen den Kolben ab, wodurch eine Vermischung von Kraftstoff und Öl reduziert wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoffhochdruckpumpe bereitzustellen, die kostengünstig herstellbar ist und bei der die Dichteigenschaften der Dichtung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffhochdruckpumpen verbessert sind.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 1 gelöst.
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Durch die erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckpumpe werden Koaxialitätsabweichungen des Kolbens gegenüber der Befestigung der Kolbendichtung, welche Befestigung bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe durch einen Dichtabschnitt des Aufnahmeabschnitts realisiert ist, minimiert (bei dem Aufnahmeabschnitt handelt es sich meist um eine separate Zylinderbuchse). Dies wird dadurch erreicht, dass ein Führungsabschnitt des Aufnahmeabschnitts, in welchem Führungsabschnitt der Kolben gleitend geführt ist, und ein Dichtabschnitt des Aufnahmeabschnitts, welcher Dichtabschnitt dichtend mit der Kolbendichtung zusammenwirkt, einstückig ausgeführt sind. Hierdurch ist eine Koaxialität des Führungsabschnitts und des Dichtabschnitts gewährleistet.
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Der Führungsabschnitt gibt die Positionierung des Kolbens vor, wodurch wiederum die Koaxialität des Kolbens mit dem Dichtabschnitt gewährleistet ist. Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe sind Koaxialitätsabweichungen von Kolben zu Kolbendichtung daher minimiert, wodurch ein gleichmäßiger Anpressdruck der Kolbendichtung an den Kolben gewährleistet ist. Die gleichmäßige Anpressung der Kolbendichtung an den Kolben wiederum führt zu einer minimierten Leckage zwischen Kraftstoffseite und Ölseite. Die Dichtwirkung der Kolbendichtung wird also bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe maximiert.
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Von Vorteil ist auch, wenn die Kolbendichtung statisch gegenüber dem Aufnahmeabschnitt dichtet. Bei dieser Ausführungsform bewegt sich also die Kolbendichtung im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe in axialer Richtung relativ zum Aufnahmeabschnitt nicht bzw. nur minimal. Die Anzahl und insoweit die Masse der im Betrieb zu bewegenden Teile wird hierdurch minimal gehalten.
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Vorgeschlagen wird auch, dass die Kolbendichtung in einer axialen Richtung mindestens mittelbar mittels mindestens eines Absatzes, der an dem Aufnahmeabschnitt ausgebildet ist, und/oder mittels mindestens eines am Aufnahmeabschnitt befestigten Befestigungselement, beispielsweise ein Blechteil, fixiert ist. Vorteilhafterweise ist die Kolbendichtung dabei über ein Befestigungselement, das innerhalb des Aufnahmeabschnitts angeordnet ist, gegen eine Bewegung zur Kraftstoffseite hin gesichert und über ein weiteres Befestigungselement gegen eine Bewegung zur Ölseite hin gesichert. Eine derartige Konfiguration, in der keine bzw. nur eine geringe Relativbewegung der Kolbendichtung gegenüber dem Aufnahmeabschnitt stattfindet, ermöglicht es, herkömmliche, in Kraftstoffhochdruckpumpen mit Dichtungsträger verwendete Kolbendichtungen in der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe zu verwenden.
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Vorteilhaft ist auch, wenn die Kraftstoffhochdruckpumpe einen Abschnitt eines Leckagekanals umfasst, der zwischen einem Trennelement, dem Aufnahmeabschnitt und einem Basisabschnitt des Pumpengehäuses gebildet ist, Das Trennelement ist also insoweit in einer radialen Richtung zwischen dem Aufnahmeabschnitt und dem Basisabschnitt des Pumpengehäuses der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet. Indem das Trennelement gegenüber dem Basisabschnitt des Pumpengehäuses ein gewisses Spiel aufweist, können eventuelle Koaxialitätsabweichungen zwischen dem Aufnahmeabschnitt und dem Basisabschnitt des Pumpengehäuses ausgeglichen werden.
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Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das Trennelement mit dem Aufnahmeabschnitt fluiddicht verschweißt ist und das Trennelement mit dem Basisabschnitt des Pumpengehäuses fluiddicht verschweißt ist oder über ein Dichtelement fluiddicht an dem Basisabschnitt des Pumpengehäuses anliegt. Das Trennelement ist bei dieser Ausführungsform also sowohl mit dem Basisabschnitt des Pumpengehäuses als auch mit dem Aufnahmeabschnitt – meist also der separaten Zylinderbuchse – fluiddicht verbunden. Hierdurch wird ein Übertritt von Öl zur Kraftstoffseite hin bzw. von Kraftstoff zur Ölseite hin unterbunden, insbesondere wird eine Leckage von Kraftstoff entlang eines etwaigen Spalts zwischen dem Führungsabschnitt des Aufnahmeabschnitts und dem Kolben aufgefangen und durch das Trennelement abgedichtet.
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Der Leckagekanal kann mindestens eine radiale Öffnung in dem Dichtabschnitt des Aufnahmeabschnitts umfassen. Damit wird eine einfach und preisgünstig zu realisierende Verbindung des Leckagekanals zu dem radial einwärts von dem Aufnahmeabschnitt gelegenen Bereich geschaffen.
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Von Vorteil ist auch, wenn das Trennelement wenigstens einen ersten Abschnitt aufweist, der orthogonal zu einer Kolbenlängsachse verläuft, wobei der erste Abschnitt vorzugsweise mit dem Aufnahmeabschnitt fluiddicht verschweißt ist, und wenn das Trennelement einen zweiten Abschnitt aufweist, der konzentrisch zur Kolbenlängsachse verläuft, wobei der zweite Abschnitt vorzugsweise beabstandet zu dem Basisabschnitt des Pumpengehäuses verläuft und ein konzentrisch zur Kolbenlängsachse angeordneter Spalt zwischen dem zweiten Abschnitt und dem Basisabschnitt des Pumpengehäuses verläuft.
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Bevorzugterweise geht der zweite Abschnitt in einen Umbugsabschnitt über, der an dem Basisabschnitt des Pumpengehäuses anliegt, vorzugsweise fluiddicht mit dem Basisabschnitt des Pumpengehäuses verschweißt ist oder über ein Dichtelement fluiddicht an dem Basisabschnitt des Pumpengehäuses anliegt. Die eben beschriebene Ausgestaltung des Trennelements ermöglicht eine sichere, genaue und kostengünstig herstellbare Lagerung des Aufnahmeabschnitts, bei der Koaxialitätsabweichungen zwischen dem Basisabschnitt und dem Aufnahmeabschnitt effizient durch das Trennelement ausgeglichen werden können. Insbesondere über den zwischen Basisabschnitt und dem zweiten Abschnitt des Trennelements verlaufenden Spalt ist ein Koaxialitätsausgleich erreichbar.
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In dem Aufnahmeabschnitt kann ein Führungselement beabstandet zu dem Führungsabschnitt des Aufnahmeabschnitts angeordnet, vorzugsweise eingepresst und/oder verschweißt sein, wobei der Kolben in dem Führungselement geführt ist und das Führungselement vorzugsweise einen ölseitigen Anschlag für die Kolbendichtung bildet. Hierdurch wird eine vorteilhafte Lagerung des Kolbens und mithin reduzierte Reibung bei der Bewegung des Kolbens im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe erreicht. Eventuell im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe auf den Kolben wirkende Querkräfte können vorteilhaft aufgenommen werden, ohne dass Koaxialitätsabweichungen zwischen Kolben und Aufnahmeabschnitt auftreten. Die Weiterbildung, nach der das Führungselement gleichzeitig einen ölseitigen Anschlag für die Kolbendichtung bildet, hat den Vorteil, dass die Kraftstoffhochdruckpumpe aus wenigen Bauteilen gefertigt werden kann.
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Alternativ zu den eben genannten vorteilhaften Ausführungsformen ist es ebenso im Sinne der Erfindung, wenn die Kolbendichtung statisch gegenüber dem zweiten Teilabschnitt des Kolbens dichtet und insbesondere über ein Fixierelement, das vorzugsweise manschettenartig ausgebildet ist, an dem Kolben gehalten ist. Mit manschettenartig ausgebildet ist dabei gemeint, dass das Fixierelement beispielsweise einen umlaufenden L-förmigen Querschnitt aufweist. Dabei ist der Kolben insbesondere in das Fixierelement eingepresst oder mit diesem verschweißt, oder das Fixierelement ist an den Kolben geheftet. Im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe nach dieser Ausführungsform tritt also keine bzw. nur eine minimale axiale Relativbewegung zwischen Kolben und Kolbendichtung auf. Hierdurch ist es möglich, die Dichtung nahe an dem ersten Teilabschnitt des Kolbens anzuordnen, wodurch eine Verdrängung von Kraftstoff in der Zylinderbuchse bei der Auf- und Ab-Bewegung des Kolbens reduziert bzw. minimiert werden kann. Hierdurch werden Druckpulsationen, die im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe auftreten, minimiert.
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Bevorzugt ist auch, wenn der Kolben entlang der Kolbenlängsachse gesehen zwischen dem ersten Teilabschnitt und dem zweiten Teilabschnitt mindestens einen Absatz aufweist, der einen axialen Anschlag für die Kolbendichtung bildet, der eine Bewegung der Kolbendichtung in Richtung der Kraftstoffseite relativ zum Kolben verhindert. Die Kolbendichtung ist in dieser Ausführungsform also zwischen dem Fixierelement und dem Anschlag an dem Kolben gehalten bzw. an diesem verspannt, was eine kostengünstig herstellbare Variante zur Befestigung der Kolbendichtung darstellt.
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Vorgesehen kann auch sein, dass zwischen dem ersten Teilabschnitt und dem zweiten Teilabschnitt des Kolbens ein dritter Teilabschnitt vorhanden ist, der einen dritten Durchmesser aufweist, der zwischen dem ersten Durchmesser und dem zweiten Durchmesser liegt. Bei dieser Ausführungsform ist ein Totvolumen, das zwischen dem dritten Teilabschnitt und dem Aufnahmeabschnitt gebildet ist, gering. Dies gilt insbesondere dann, wenn der dritte Durchmesser des dritten Teilabschnitts nur geringfügig kleiner ist als der erste Durchmesser des ersten Teilabschnitts. Bevorzugt ist dabei, wenn der dritte Teilabschnitt einen höchstens 20%, vorzugsweise höchstens 15%, insbesondere höchstens 10%, kleineren Durchmesser als der erste Teilabschnitt aufweist.
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Bevorzugt ist, dass ein Innendurchmesser des Führungsabschnitts und ein Innendurchmesser des Dichtabschnitts gleich sind. Dies ermöglicht es, dass der Aufnahmeabschnitt beispielsweise in Form einer separaten Zylinderbuchse in einem Arbeitsgang mit gleichbleibendem Durchmesser gefertigt werden kann und keine Durchmesserübergänge hergestellt werden müssen. Hierdurch werden die Herstellungskosten des Aufnahmeabschnitts reduziert, wobei gleichzeitig die Fertigungsgenauigkeit erhöht werden kann.
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Von Vorteil ist ebenso, wenn der Kolben über eine Kegelfeder gegen das Pumpengehäuse vorgespannt ist. Hierdurch wird die Verwendung einer Feder mit geringer Federsteifigkeit ermöglicht, was zu geringeren Querkräften durch die Feder führt.
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Von Vorteil ist auch, wenn der Führungsabschnitt der Zylinderbuchse eine umlaufende Nut aufweist, die über einen Leckagekanal mit einem Niederdruckbereich verbunden ist. Über diese umlaufende Nut kann Kraftstoff, welcher zwischen Kolben und Ausnahmeabschnitt Richtung Ölseite austritt, aufgefangen werden und eine Leckage in die Ölseite hinein verhindert werden. Dabei ist besonders bevorzugt, wenn diese umlaufende Nut des Führungsabschnitts fluidisch mit einer Zulaufkammer eines Kolbendruckraums verbunden ist. Kraftstoff, der in der eben beschriebenen Weise aus dem Kolbendruckraum austritt, kann so der Zulaufkammer des Kolbendruckraums zugeführt werden. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die umlaufende Nut des Führungsabschnitts über einen sich radial durch den Führungsabschnitt erstreckenden Kanalabschnitt, eine weitere umlaufende Nut, die in dem Pumpengehäuse vorgesehen ist und/oder einen im Pumpengehäuse verlaufenden Kanalabschnitt mit der Zulaufkammer des Kolbendruckraums verbunden ist.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Zeichnung erläutert werden, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. Es zeigen:
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1 eine vereinfachte schematisierte Darstellung eines Kraftstoffsystems für eine Brennkraftmaschine;
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2 einen Ausschnitt einer Kraftstoffhochdruckpumpe in einer Schnittdarstellung;
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3 eine Schnittdarstellung entlang der Linie III-III in 2;
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4 eine alternative Ausführungsform in einer Darstellung entsprechend eines Teilausschnitts von 2;
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5 eine weitere alternative Ausführungsform in der Darstellung gemäß 4; und
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6 eine weitere alternative Ausführungsform entsprechend der Darstellung von 2.
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1 zeigt ein Kraftstoffsystem 10 für eine weiter nicht dargestellte Brennkraftmaschine in einer vereinfachten schematischen Darstellung. Aus einem Kraftstofftank 12 wird Kraftstoff über eine Saugleitung 14, mittels einer Vorförderpumpe 16 und einer Niederdruckleitung 18 über einen Einlass 20 eines von einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 22 betätigbaren Mengensteuerventils 24 einem Kolbendruckraum 26 einer Kraftstoffhochdruckpumpe 28 zugeführt. Das Mengensteuerventil 24 kann beispielsweise ein zwangsweise öffenbares Einlassventil der Kraftstoffhochdruckpumpe 28 sein. Kraftstofftank 12, Saugleitung 14, Vorförderpumpe 16 und Niederdruckleitung 18 bilden zusammen einen Niederdruckbereich 29.
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Die Kraftstoffhochdruckpumpe 28 ist als Kolbenpumpe ausgeführt, wobei ein Kolben 30 mittels eines bspw. als Nockenscheibe ausgeführten Antriebs 32 entlang einer Kolbenlängsachse 33 auf- und abbewegt werden kann, was durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 34 schematisch dargestellt ist. Der Kolben 30 ist in einem Pumpengehäuse 38 angeordnet. Hydraulisch zwischen dem Kolbendruckraum 26 und einem Auslass 36 der Kraftstoffhochdruckpumpe 28 ist ein Auslassventil 40, das in der 1 als federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet gezeigt ist, angeordnet. Das Auslassventil 40 öffnet zu dem Auslass 36 hin.
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Der Auslass 36 ist an eine Hochdruckleitung 44 und über diese an einen Hochdruckspeicher 46 ("Rail") angeschlossen. Weiterhin ist hydraulisch zwischen dem Auslass 36 und dem Förderraum 26 ein ebenfalls als federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet gezeichnetes Druckbegrenzungsventil 42 angeordnet, das zum Kolbendruckraum 26 hin öffnen kann.
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Im Betrieb des Kraftstoffsystems 10 fördert die Vorförderpumpe 16 Kraftstoff vom Kraftstofftank 12 in die Niederdruckleitung 18. Das Mengensteuerventil 24 kann in Abhängigkeit von einem jeweiligen Bedarf an Kraftstoff geschlossen und geöffnet werden. Hierdurch wird die zu dem Hochdruckspeicher 46 geförderte Kraftstoffmenge beeinflusst. Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 22 wird durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 48 angesteuert.
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Ein unterer Bereich 50 der Kraftstoffhochdruckpumpe 28 ist in 2 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Der Antrieb 32 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in 2 nicht gezeigt.
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Eine Kraftstoffseite 52 ist gegenüber einer Ölseite 54 über eine Kolbendichtung 56 abgedichtet. Der Kolben 30 weist einen ersten Teilabschnitt 60 mit einem ersten Durchmesser D60 und einen zweiten Teilabschnitt mit einem zweiten Durchmesser D62 auf. Der zweite Durchmesser D62 ist dabei geringer als der erste Durchmesser D60. Die Kolbendichtung 56 umschließt den Kolben 30 im Bereich des zweiten Teilabschnitts 62 radial.
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Eine Zylinderbuchse 66 nimmt den Kolben führend auf. Sie kann daher auch als "Aufnahmeabschnitt" des Pumpengehäuses 38 bezeichnet werden. Sie ist in einen Basisabschnitt 64 des Pumpengehäuses eingepresst und weist einen Führungsabschnitt 68 und einen Dichtabschnitt 70 auf. Der Kolben 30 ist mit seinem ersten Teilabschnitt 60 in dem Führungsabschnitt 68 geführt. Der Dichtabschnitt 70 wirkt mit der Kolbendichtung 56 dichtend zusammen. In Richtung der Kolbenlängsachse 33 gesehen zwischen dem Führungsabschnitt 68 der Zylinderbuchse 66 und dem Dichtabschnitt 70 der Zylinderbuchse 66 liegt ein weiterer Abschnitt 72 der Zylinderbuchse 66.
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Zwischen dem weiteren Abschnitt 72 der Zylinderbuchse 66 und dem Kolben 30 ist ein Leckageauffangbereich 74 gebildet. Der weitere Abschnitt 72 der Zylinderbuchse 66 weist in vorliegendem Ausführungsbeispiel drei radiale Öffnungen 78 auf, welche sich jeweils ausgehend von dem Leckageauffangbereich 74 durch das Material der Zylinderbuchse 66, genauer gesagt durch das Material des weiteren Abschnitts 72 der Zylinderbuchse 66 hindurch, erstrecken. Über die radialen Öffnungen 78 ist der Leckageauffangbereich 74 mit einem Abschnitt 80 eines Leckagekanals fluidisch verbunden.
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Der Abschnitt 80 des Leckagekanals ist als Ringraum zwischen einem Trennelement 82, der Zylinderbuchse 66 und dem Basisabschnitt 64 des Pumpengehäuses 38 gebildet. Das Trennelement 82 ist in radialer Richtung gesehen zwischen der Zylinderbuchse 66 und dem Basisabschnitt 64 des Pumpengehäuses 38 angeordnet. Das Trennelement 82 weist einen ersten Abschnitt 84 auf, der orthogonal zur Kolbenlängsachse 33, also in radialer Richtung 76, verläuft. Der erste Abschnitt 84 des Trennelements 82 geht in einen zweiten Abschnitt 86 des Trennelements 82 über, der im Wesentlichen konzentrisch zur Kolbenlängsachse 33 verläuft. Der zweiten Abschnitt 86 erstreckt sich vom ersten Abschnitt 84 des Trennelements 82 aus in Richtung der Ölseite 54 und geht ölseitig in einen Umbugsabschnitt 88, der in radialer Richtung 76 nach außen verläuft, über. Der erste Abschnitt 84 des Trennelements 82 ist über eine Schweißnaht 90 fluiddicht mit der Zylinderbuchse 66, genauer gesagt mit einer radial außen liegenden Seite des weiteren Abschnitts 72 der Zylinderbuchse 66 fluiddicht verbunden. Bei der vorliegend beschriebenen in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsform ist das Trennelement 82 überdies im Bereich des Umbugsabschnitts 88 über eine weitere Schweißnaht 92 mit dem Basisabschnitt 64 des Pumpengehäuses 38 fluiddicht verbunden. Der zweite Abschnitt 86 des Trennelements 82 verläuft beabstandet zum Basisabschnitt 64 des Pumpengehäuses 38, wodurch zwischen dem Basisabschnitt 64 des Pumpengehäuses 38 und dem zweitem Abschnitt 86 des Trennelements ein Spalt 94 gebildet ist.
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Die Kolbendichtung 56 ist über ein scheibenförmiges Befestigungselement 96, welches sich in 2 nach oben hin an einem Anschlag 97 an der Innenseite der Zylinderbuchse 66 abstützt, gegen eine Bewegung zur Kraftstoffseite 52 hin gesichert, und über ein weiteres als scheibenförmiges Fixierblech ausgebildetes Befestigungselement 98 gegen eine Bewegung zur Ölseite hin gesichert. In der in 2 und 3 gezeigten Ausführungsform dichtet die Kolbendichtung 56 also statisch gegenüber der Zylinderbuchse 66, insbesondere gegenüber dem Dichtabschnitt 70 der Zylinderbuchse 66 ab. Damit ist gemeint, dass im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe 28 zwischen Zylinderbuchse 66 und der Kolbendichtung 56 keine bzw. nur eine minimale Relativbewegung in axialer Richtung stattfindet. Die Kolbendichtung 56 dichtet dynamisch gegenüber dem Kolben 30, insbesondere dessen zweitem Teilabschnitt 62 ab. Damit ist gemeint, dass sich der Kolben 30 mit seinem zweiten Teilabschnitt 62 im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe 28 relativ zu der Kolbendichtung 56 bewegt.
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Von dem Abschnitt 80 des Leckagekanals aus führen weitere in axialer Richtung verlaufende und im Basisabschnitt 64 des Pumpengehäuses 38 ausgebildete Abschnitte 99 des Leckagekanals zu einer zu dem oben erwähnten Niederdruckbereich gehörenden Zulaufkammer 100 des Kolbendruckraums 26. Der Leckageauffangbereich 74 ist also über die drei radialen Öffnungen 78, den Abschnitt 80 des Leckagekanals sowie die weiteren Abschnitte 98 des Leckagekanals fluidisch mit der Zulaufkammer 100 des Kolbendruckraums 26 verbunden. Bei der Auf- und Abbewegung des Kolbens 30 verdrängt der erste Teilabschnitt 60 im Saughub mit seinem ersten Durchmesser D60, der grösser ist als der zweite Durchmesser D62 der zweiten Teilabschnitts 62, Kraftstoff, der sich im Leckageauffangbereich 52 befindet. Umgekehrt wird im Förderhub entsprechend Kraftstoff aus der Zulaufkammer 100 in den Leckageauffangbereich 52 angesaugt. Hierzu dienen unter anderem die radialen Öffnungen 78 deren Anordnung besonders gut in 3, die einen Schnitt entlang der Linie III-III aus 2 zeigt, ersichtlich ist.
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Im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe 28 herrscht während eines Förderhubs ein hoher Druck von teilweise über mehrere tausend bar im Kolbendruckraum 26. Hierdurch wird Kraftstoff aus dem Kolbendruckraum 26 zwischen Kolben 30 und Zylinderbuchse 66 entlanggepresst. Dieser Kraftstoff stellt Leckagekraftstoff dar. Ein weiterer Fluidpfad für Leckagekraftstoff verläuft eventuell zwischen der Zylinderbuchse 66 und dem Pumpengehäuse 38. Der Kraftstoff, welcher zwischen Kolben 30 und Zylinderbuchse 66 fließt, wird im Leckageauffangbereich 74 aufgefangen. Der Kraftstoff, welcher zwischen Pumpengehäuse 38 und Zylinderbuchse 66 fließt, wird im Abschnitt 80 des Leckagekanals aufgefangen. Hierdurch wird ein Übertritt von Kraftstoff in die Ölseite 54 verhindert, da eine fluiddichte Verbindung mit Trennelement 82 und Zylinderbuchse 66 sowie zwischen Trennelement 82 und Pumpengehäuse 38 besteht, wie dies auch oben bereits beschrieben ist.
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Dadurch, dass der Dichtabschnitt 70 und der Führungsabschnitt 68 der Zylinderbuchse 66 einstückig ausgeführt sind, ist eine Koaxialität zwischen beiden Abschnitten gewährleistet. Hierdurch ist wiederum ein hoher Grad an Koaxialität zwischen der Kolbendichtung 56 und dem Kolben 30, insbesondere dessen zweiten Teilabschnitt 62, gewährleistet. Hierdurch wird die Kolbendichtung 56 gleichmäßig an den Kolben 30 bzw. dessen zweiten Teilabschnitt 62 angepresst, wodurch die Dichtfähigkeit der Kolbendichtung 56 optimal ausgenutzt wird.
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4 zeigt einen Teilbereich einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe 28, wobei die Darstellung einer gegenüber 2 vergrößerten Darstellung eines linken Teilbereichs um das Trennelement 82 herum entspricht. Hier sowie nachfolgend tragen solche Elemente und Bereiche, die äquivalente Funktionen zu Elementen und Bereichen von zuvor beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, die gleichen Bezugszeichen. Sie werden nicht nochmals im Detail erläutert. Dabei unterscheidet sich diese Ausführungsform von der in 2 gezeigten Ausführungsform dadurch, dass das Trennelement 80 nicht über die Schweißnaht 92 mit dem Basisabschnitt 64 des Pumpengehäuses 38 verbunden ist. Stattdessen liegt der Umbugsabschnitt 88 über ein Dichtelement 102, das vorliegend als Dichtring ausgeführt ist, fluiddicht an dem Basisabschnitt des Pumpengehäuses 38 an.
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5 zeigt einen Teilbereich einer nochmals alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe 28, wobei die Darstellung einer gegenüber 2 vergrößerten Darstellung eines Teilbereichs um ein ölseitiges Ende der Kolbendichtung 56 entspricht. Die in 5 gezeigte alternative Ausführungsform unterscheidet sich von der in 2 gezeigten Ausführungsform dadurch, dass statt dem weiteren Befestigungselement 98 ein ringförmiges Führungselement 104 in der Zylinderbuchse 66, genauer gesagt im Dichtabschnitt 70 der Zylinderbuchse 66 angeordnet ist. Das Führungselement 104 ist in axialer Richtung beabstandet zu dem Führungsabschnitt 68 der Zylinderbuchse 66 angeordnet. Der Kolben 30, insbesondere dessen zweiter Teilabschnitt 62, ist in dem Führungselement 104 geführt. Damit ist gemeint, dass das Führungselement 104 als axiales Lager für den zweiten Teilabschnitt 62 des Kolbens wirkt. Gleichzeitig bildet das Führungselement 104 einen ölseitigen Anschlag für die Kolbendichtung 56. In dieser Ausführungsform übernimmt das Führungselement 104 also eine doppelte Funktion, zum einen dient es der Lagerung des Kolbens 30 und zum anderen der Fixierung der Kolbendichtung 56 gegenüber der Zylinderbuchse 66.
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Im Ausführungsbeispiel nach 5 ist das Führungselement 104 durch das Anliegen an dem Dichtabschnitt 70 mit einem hohen Grad an Koaxialität mit dem zweiten Teilabschnitt 62 des Kolbens 30 ausgerichtet. Hierdurch wird eine hohe Qualität der Führung des Kolbens 30 in der Zylinderbuchse bzw. dem Führungselement 104 gewährleistet.
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6 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe. Anders als bei den vorherigen Ausführungsformen sind der Innendurchmesser des Führungsabschnitts 68 und der Innendurchmesser des Dichtabschnitts 70 bei der in 6 gezeigten Ausführungsform gleich. Bei der in 6 gezeigten Ausführungsform ist die Kolbendichtung jedoch über ein Fixierelement 110 in axialer Richtung an dem Kolben 30 in 6 nach unten hin gehalten. Das Fixierelement 110 bildet also einen ölseitigen Anschlag für die Kolbendichtung 56 gegenüber dem Kolben 30. Der Kolben 30 der Kraftstoffhochdruckpumpe 28 weist, wie in 6 ersichtlich, einen dritten Teilabschnitt 112 mit einem dritten Durchmesser D112 auf. Der dritte Teilabschnitt 112 bildet einen kraftstoffseitigen Anschlag für die Kolbendichtung 56.
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Die Kolbendichtung 56 dichtet daher statisch gegenüber dem Kolben 30 und dynamisch gegenüber dem Dichtabschnitt 70 der Zylinderbuchse 66. Bei der Auf- und Ab-Bewegung des Kolbens 30 im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe 28 kann daher durch die beiden Anschläge keine wesentliche axiale Relativbewegung zwischen dem Kolben 30 und der Kolbendichtung 56 stattfinden.
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Der Kolben 30 ist über eine Kegelfeder 116 zur Ölseite 54 hin vorgespannt. Bei der Ausführungsform gemäß 6 ist im Gegensatz zu den Ausführungsformen nach 2 bis 5 kein Trennelement 82 vorgesehen, wodurch genügend Bauraum in radialer Richtung zur Verwendung der Kegelfeder 116 zur Verfügung steht. Statt einer Abdichtung über das Trennelement 82 ist bei der in 6 gezeigten Ausführungsform die Zylinderbuchse 66 über eine Schweißnaht 118 fluiddicht mit dem Basisabschnitt 64 des Pumpengehäuses 38 verbunden. Da kein Trennelement 82 vorgesehen ist, kann sich die Kegelfeder 116 direkt am Basisabschnitt 64 des Pumpengehäuses 38 abstützen.
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Im Basisabschnitt 64 des Pumpengehäuses 38 ist eine umlaufende Nut 120 vorhanden. Die umlaufende Nut 120 im Pumpengehäuse 38 steht fluidisch mit einer umlaufenden Nut 122, die im Führungsabschnitt 68 der Zylinderbuchse 66 angeordnet ist, über eine sich radial durch die Zylinderbuchse 66 erstreckende Öffnung 78 in Verbindung. Die umlaufende Nut 120 im Pumpengehäuse 38 ist durch einen im Pumpengehäuse 38 verlaufenden Kanalabschnitt 99 mit der Zulaufkammer 100 des Kolbendruckraums 26 fluidisch verbunden. Kraftstoff, der aus dem Kolbendruckraum 26 zwischen Zylinderbuchse 66 und Kolben 30, insbesondere dem ersten Teilabschnitts 60, austritt, wird über die umlaufende Nut 122 aufgefangen und der Zulaufkammer 100 zugeführt. Einen Übertritt von Kraftstoff in die Ölseite 54 verhindert dabei die Kolbendichtung 56.
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Bei sämtlichen obigen Ausführungsformen waren der Aufnahmeabschnitt bzw. die Zylinderbuchse 66 und der Basisabschnitt 64 des Pumpengehäuses 38 separate Teile. Grundsätzlich denkbar ist aber auch, dass diese einstückig sind. Bei den Ausführungsformen der 2–5 ist ferner ein Stufenkolben 30 mit einem ersten Teilabschnitt 60 und einem zweiten Teilabschnitt 62 gezeigt. Auch das Trennelement 82 ist nicht zwingend und auch nicht zwingend in der dargestellten Form erforderlich. Auch kann das Trennelement 82 so ausgestaltet werden, dass es den aus dem Basisabschnitt 64 des Pumpengehäuses 38 herausragenden Bereich des Aufnahmeabschnitts 76 bzw. der Zylinderbuchse 66 in radialer Richtung stabilisiert und/oder die Zylinderbuchse 66 auch in axialer Richtung fixiert. Möglich wäre auch, die radialen Öffnungen 78 in einen entsprechenden Kanal im Basisabschnitt 64 des Pumpengehäuses 38 münden zu lassen. Ferner könnte der Anschlag 97 in der Zylinderbuchse 66 auch durch eine Durchmessererweiterung geschaffen werden. Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Kolbendichtung 56 in axialer Richtung nicht vollkommen starr festgelegt ist, sondern ein – wenn auch geringes – Spiel möglich ist.
