DE102016213343A1 - High-pressure fuel pump - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe (22) für eine Brennkraftmaschine, mit einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (32) und einer Ventileinrichtung (24), wobei die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (32) eine Stellung der Ventileinrichtung (24) beeinflussen kann, und wobei die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (32) umfasst: eine Magnetspule (56), einen der Magnetspule (56) zugewandten ersten Gehäuseabschnitt (58) und einen von der Magnetspule (56) abgewandten zweiten Gehäuseabschnitt (60), wobei im Kraftfluss zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt (58) und dem zweiten Gehäuseabschnitt (60) ein Schwingungsdämpfungsmittel (66) angeordnet ist.The invention relates to a high-pressure fuel pump (22) for an internal combustion engine, comprising an electromagnetic actuating device (32) and a valve device (24), wherein the electromagnetic actuating device (32) can influence a position of the valve device (24), and wherein the electromagnetic actuating device (32 ) comprises: a magnet coil (56), a first housing section (58) facing the magnet coil (56) and a second housing section (60) facing away from the magnet coil (56), wherein in the force flow between the first housing section (58) and the second housing section (60) a vibration damping means (66) is arranged.
Description
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a high-pressure fuel pump according to the preamble of claim 1.
In Kraftstoffsystemen werden Kraftstoffhochdruckpumpen eingesetzt, um Kraftstoff von einem in einem Niederdruckbereich herrschenden Vordruck auf einen Einspritzdruck, der für eine Kraftstoffeinspritzung erforderlich ist, zu verdichten. Derartige Kraftstoffhochdruckpumpen weisen üblicherweise mindestens einen Kolben auf, der mittels eines Antriebs, der beispielsweise durch eine Nocke oder eine Exzenterscheibe gebildet ist, axial bewegt werden kann. Durch die axiale Bewegung des Kolbens wird in einem Saughub Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich über ein Einlassventil in einen Förderraum angesaugt. In einem Förderhub wird der Kraftstoff im Kolbenraum verdichtet und über ein Auslassventil einem üblicherweise als Rail ausgebildeten Hochdruckbereich zugeführt. In fuel systems, high-pressure fuel pumps are used to compress fuel from a pre-pressure prevailing in a low-pressure region to an injection pressure required for fuel injection. Such high-pressure fuel pumps usually have at least one piston, which can be moved axially by means of a drive, which is formed for example by a cam or an eccentric disc. Due to the axial movement of the piston, fuel is sucked from the low-pressure region via an inlet valve into a delivery chamber in a suction stroke. In a delivery stroke, the fuel is compressed in the piston chamber and fed via an outlet valve to a high-pressure region, which is usually designed as a rail.
Derartige Kraftstoffhochdruckpumpen umfassen üblicherweise eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung, die zur Beeinflussung der Stellung einer Ventileinrichtung dient. Typischerweise ist diese Ventileinrichtung das Einlassventil, welches bspw. über einen Stößel mittels der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung zwangsweise öffenbar bzw. aufhaltbar ist. Mit der Ventileinrichtung kann vorliegend jedoch auch ein anderes Ventil der Kraftstoffhochdruckpumpe gemeint sein, das über die elektromagnetische Betätigungseinrichtung in seiner Stellung beeinflussbar ist. Such high-pressure fuel pumps usually include an electromagnetic actuator, which serves to influence the position of a valve device. Typically, this valve device is the inlet valve, which, for example, is forcibly opened or kept by a plunger by means of the electromagnetic actuator. In the present case, however, another valve of the high-pressure fuel pump, which can be influenced in its position by way of the electromagnetic actuating device, may also be meant by the valve device.
Die eben beschriebene elektromagnetische Betätigungseinrichtung umfasst dabei üblicherweise eine Magnetspule, einen der Magnetspule zugewandten ersten Gehäuseabschnitt und einen von der Magnetspule abgewandten zweiten Gehäuseabschnitt. The electromagnetic actuating device just described generally comprises a magnetic coil, a first housing section facing the magnetic coil and a second housing section facing away from the magnetic coil.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Unteransprüchen. The object underlying the invention is achieved by a high-pressure fuel pump according to claim 1. Further advantageous embodiments can be found in the following description and in the dependent claims.
Das erfindungsgemäß vorgesehene Schwingungsdämpfungsmittel reduziert die Vibrationen, die auf die elektromagnetische Betätigungseinrichtung im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe übertragen werden. Die Kraftstoffhochdruckpumpe ist nämlich üblicherweise am Zylinderkopf angeflanscht und ist dadurch starken Vibrationen ausgesetzt. Diese Vibrationen führen zu Verschleißerscheinungen, insbesondere im Bereich einer Steckereinrichtung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung. Durch die Verwendung des Schwingungsdämpfungsmittels wird die Übertragung von Vibrationen bspw. auf diese Steckereinrichtung reduziert, wodurch wiederum der Verschleiß in diesem Bereich reduziert wird. The inventively provided vibration damping means reduces the vibrations that are transmitted to the electromagnetic actuator during operation of the high-pressure fuel pump. The high-pressure fuel pump is usually flanged to the cylinder head and is thus exposed to strong vibrations. These vibrations lead to signs of wear, especially in the area of a plug device of the electromagnetic actuator. By using the vibration damping means, the transmission of vibrations, for example, is reduced to this connector device, which in turn reduces the wear in this area.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist auch, wenn das Schwingungsdämpfungsmittel mindestens bereichsweise einen Spalt zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und dem zweiten Gehäuseabschnitt umfasst. Dabei kann insbesondere der zweite Gehäuseabschnitt starr mit dem Rest der Kraftstoffhochdruckpumpe verbunden bzw. ein Teil des Gehäuses der Kraftstoff-Hochdruckpumpe sein und der erste Gehäuseabschnitt über den Spalt beabstandet zum zweiten Gehäuseabschnitt angeordnet sein. Durch den Spalt, der einen Teil des Schwingungsdämpfungsmittels darstellt, wird besonders effizient verhindert, dass Vibrationen, die auf den zweiten Gehäuseabschnitt wirken, direkt auf den ersten Gehäuseabschnitt übertragen werden. Die Ausbildung des Schwingungsdämpfungsmittels mit dem eben genannten Spalt ist kostengünstig und stellt dennoch eine effektive Ausbildung des Schwingungsdämpfungsmittels dar. In the context of the present invention is also when the vibration damping means at least partially includes a gap between the first housing portion and the second housing portion. In this case, in particular, the second housing section can be rigidly connected to the remainder of the high-pressure fuel pump or be part of the housing of the high-pressure fuel pump and the first housing section can be arranged at a distance from the second housing section via the gap. Due to the gap, which forms part of the vibration damping means, it is particularly efficiently prevented that vibrations acting on the second housing section are transmitted directly to the first housing section. The formation of the vibration damping means with the aforementioned gap is inexpensive and yet represents an effective design of the vibration damping means.
Von Vorteil ist auch, wenn das Schwingungsdämpfungsmittel mindestens einen Halteabschnitt umfasst, mit dem der erste Gehäuseabschnitt an dem zweiten Gehäuseabschnitt gehalten ist, und der mindestens abschnittsweise eine im Vergleich zu dem ersten Gehäuseabschnitt oder dem zweiten Gehäuseabschnitt geringere Steifigkeit aufweist. Ein derartiger Halteabschnitt verbindet also den ersten Gehäuseabschnitt mit dem zweiten Gehäuseabschnitt und ist durch seine Steifigkeit, die geringer ausgeführt ist als die Steifigkeit des ersten und/oder des zweiten Gehäuseabschnitts in der Lage, eine Schwingungsübertragung zwischen dem zweiten Gehäuseabschnitt und dem ersten Gehäuseabschnitt zu reduzieren. Diese Ausführungsform hat unter anderem den Vorteil, dass der erste Gehäuseabschnitt und der zweite Gehäuseabschnitt in herkömmlicher Art und Weise ausgeführt werden können, während der Halteabschnitt über seine geringere Steifigkeit eine ausreichende Schwingungsdämpfung des Schwingungsdämpfungsmittels bereitstellt. Von Vorteil ist insbesondere eine Kombination der oben genannten Ausführung des Schwingungsdämpfungsmittels mit dem Spalt und dem Halteabschnitt. In dieser Ausführungsform ist zwischen den beiden Gehäuseabschnitten also ein Spalt angeordnet und die beiden Gehäuseabschnitte sind über den Halteabschnitt miteinander verbunden. Zum einen wird eine Schwingungsübertragung im Bereich des Spalts vermieden und zum anderen führt die geringe Steifigkeit des Halteabschnitts dazu, dass Schwingungen auch über den Halteabschnitt nur in geringem Maße übertragen werden. Durch die eben beschriebene Kombination wird also in einfacher Weise eine besonders effektive Dämpfung erreicht. It is also advantageous if the vibration damping means comprises at least one holding portion, with which the first housing portion is held on the second housing portion, and which has at least partially a lower stiffness compared to the first housing portion or the second housing portion. Such a holding portion thus connects the first housing portion with the second housing portion and is by its rigidity, which is made smaller than the rigidity of the first and / or the second housing portion capable of reducing a vibration transmission between the second housing portion and the first housing portion. This embodiment has, inter alia, the advantage that the first housing section and the second housing section can be carried out in a conventional manner, while the retaining section provides, via its lower rigidity, sufficient vibration damping of the vibration damping means. A particular advantage is a combination of the above-mentioned embodiment of the vibration damping means with the gap and the holding portion. In this embodiment, therefore, a gap is arranged between the two housing sections and the two housing sections are connected to one another via the holding section. On the one hand, a vibration transmission in the region of the gap is avoided and, on the other hand, the low rigidity of the holding section means that vibrations are transmitted only to a limited extent via the holding section. Through the combination just described So a particularly effective damping is achieved in a simple manner.
In einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe ist der Halteabschnitt aus einem Material hergestellt, das mindestens abschnittweise eine im Vergleich zum Material des ersten Gehäuseabschnitts und/oder dem Material des zweiten Gehäuseabschnitts eine geringere Steifigkeit aufweist. Die verringerte Steifigkeit des Halteabschnitts gegenüber einem bzw. beiden der Gehäuseabschnitte ist in dieser Ausführungsform also jedenfalls teilweise durch das Material des Halteabschnitts bedingt. Dadurch ist es möglich, Materialen mit besonders geringer Steifigkeit, die folglich besonders gut schwingungsdämpfend wirken, für den Halteabschnitt zu verwenden. Dabei wird über den Halteabschnitt eine gute Schwingungsdämpfung erzielt, ohne dass eine besonders schwingungsdämpfende Geometrie für die Form des Halteabschnitts gewählt werden müsste. Hierdurch kann der Fertigungsaufwand des Halteabschnitts gering gehalten werden. In an advantageous embodiment of the high-pressure fuel pump according to the invention, the holding section is made of a material which, at least in sections, has a lower rigidity compared to the material of the first housing section and / or the material of the second housing section. The reduced rigidity of the holding portion with respect to one or both of the housing sections is thus in any case partly due to the material of the holding section in this embodiment. This makes it possible to use materials with particularly low rigidity, which consequently have a particularly good vibration damping, for the holding section. In this case, a good vibration damping is achieved via the holding section, without a particularly vibration-damping geometry would have to be selected for the shape of the holding section. As a result, the production cost of the holding section can be kept low.
Bevorzugt ist auch, wenn der Halteabschnitt aus dem gleichen Material wie der erste Gehäuseabschnitt hergestellt ist. Der Fertigungsaufwand für diese Ausführungsform ist besonders gering und der Halteabschnitt und der erste Gehäuseabschnitt lassen sich kostengünstig und effizient in einem Fertigungsschritt herstellen. Überdies hat diese Ausführungsform den Vorteil, dass durch Verwendung eines Materials mit geringer Steifigkeit – bzw. mit guten Schwingungsdämpfungseigenschaften – auch der erste Gehäuseabschnitt schwingungsdämpfend wirken kann. It is also preferable if the holding section is made of the same material as the first housing section. The production cost for this embodiment is particularly low and the holding portion and the first housing portion can be produced inexpensively and efficiently in one production step. Moreover, this embodiment has the advantage that by using a material with low rigidity - or with good vibration damping properties - and the first housing portion can act vibration damping.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe ist der Halteabschnitt mit dem ersten Gehäuseabschnitt einstückig ausgebildet und aus einem Material hergestellt, das mindestens abschnittsweise eine im Vergleich zum Material des ersten Gehäuseabschnitts geringere Steifigkeit aufweist. Bei dieser Ausführungsform sind der erste Gehäuseabschnitt und der Halteabschnitt integral miteinander ausgebildet, d.h. aus einem einzigen Stück gebildet, wobei sich jedoch die Materialeigenschaften des Halteabschnitts und des Gehäuseabschnitts unterscheiden. Möglich ist dies beispielsweise durch einen Zwei-Komponenten-Spritzgussvorgang. Durch die einstückige Ausführung ist die Verbindung zwischen dem erstem Gehäuseabschnitt und dem Halteabschnitt besonders stabil, wobei dennoch eine hohe Schwingungsdämpfungswirkung des Halteabschnitts durch dessen Material mit geringer Steifigkeit gewährleistet ist. Eine bevorzugte Möglichkeit der Implementierung dieser Ausführungsform ist die Herstellung des ersten Gehäuseabschnitts und des Halteabschnitts jeweils aus polymerischem Material, wobei unterschiedliche polymerische Materialien mit unterschiedlicher Steifigkeit für den Halteabschnitt und den ersten Gehäuseabschnitt Verwendung finden. In an advantageous embodiment of the high-pressure fuel pump according to the invention, the holding section is integrally formed with the first housing section and made of a material which has at least in sections a lower rigidity compared to the material of the first housing section. In this embodiment, the first housing portion and the holding portion are integrally formed with each other, i. formed from a single piece, but with the material properties of the holding portion and the housing portion differ. This is possible, for example, by a two-component injection molding process. The one-piece design, the connection between the first housing portion and the holding portion is particularly stable, yet a high vibration damping effect of the holding portion is ensured by the material with low rigidity. A preferred way of implementing this embodiment is to fabricate the first housing portion and the holding portion, each of polymeric material, using different polymeric materials of different stiffness for the holding portion and the first housing portion.
Besonders bevorzugt ist, wenn der erste Gehäuseabschnitt und/oder der Halteabschnitt durch eine, vorzugsweise polymerische, Umspritzung der Magnetspule hergestellt sind. Dies stellt eine kostengünstige Möglichkeit zur Herstellung des ersten Gehäuseabschnitts bzw. des Halteabschnitts dar. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Gehäuseabschnitt und der Halteabschnitt aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind, jedoch einstückig miteinander an die Magnetspule angespritzt bzw. um diese gespritzt sind. Eine derartige Ausführung von Halteabschnitt und erstem Gehäuseabschnitt kann mittels eines Mehrkomponenten-Umspritzungsverfahrens realisiert werden, wobei eine Materialkombination eines steifen Kunststoffs für den ersten Gehäuseabschnitt und eines weniger steifen Kunststoffs für den Halteabschnitt besonders bevorzugt ist. Hierdurch kann in einfacher Weise eine besonders widerstandsfähige, jedoch schwingungsdämpfende Ausführung einer kombinierten Einheit aus erstem Gehäuseabschnitt und Halteabschnitt gefertigt werden. It is particularly preferred if the first housing section and / or the holding section are produced by a, preferably polymeric, encapsulation of the magnet coil. This represents a cost-effective possibility for the production of the first housing section or of the holding section. It is particularly preferred if the housing section and the holding section are made of different materials, but molded integrally with each other to the magnetic coil or injected around these. Such an embodiment of the holding section and the first housing section can be realized by means of a multi-component encapsulation method, wherein a material combination of a rigid plastic for the first housing section and a less rigid plastic for the holding section is particularly preferred. As a result, a particularly resistant, but vibration-damping design of a combined unit of first housing section and holding section can be manufactured in a simple manner.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe weist der Halteabschnitt eine solche Geometrie auf, dass seine Steifigkeit entlang seiner Erstreckung variiert, insbesondere ist es dabei vorteilhaft, wenn er eine Querschnittsverjüngung aufweist, durch die die Steifigkeit des Halteabschnitts lokal reduziert ist. Bei dieser Ausführungsform kann beispielsweise durch eine einfach herzustellende Einkerbung bzw. eine Querschnittsverjüngung des Halteabschnitts erreicht werden, dass dieser lokal eine geringere Steifigkeit aufweist, was sich vorteilhaft auf das Schwingungsdämpfungsverhalten des Halteabschnitts auswirkt. Ein derart schwingungsdämpfend ausgebildeter Halteabschnitt ist besonders einfach und damit kostengünstig herstellbar. Besonders bevorzugt ist eine Querschnittsverjüngung mit abgerundeten Umrissen, so dass durch die Querschnittsverjüngung keine Sollbruchstelle geschaffen wird. In an advantageous embodiment of the high-pressure fuel pump according to the invention, the holding section has such a geometry that its rigidity varies along its extent, in particular it is advantageous if it has a cross-sectional taper, by which the rigidity of the holding section is locally reduced. In this embodiment, for example, can be achieved by a simple to produce notch or a cross-sectional taper of the holding portion that this locally has a lower rigidity, which has an advantageous effect on the vibration damping behavior of the holding portion. Such a vibration-damping trained holding section is particularly simple and therefore inexpensive to produce. Particularly preferred is a cross-sectional taper with rounded outlines, so that no predetermined breaking point is created by the cross-sectional taper.
Von Vorteil ist auch, wenn der Halteabschnitt stegartig ausgebildet ist, vorzugsweise sich in einen schlitzartig ausgebildeten Aufnahmeabschnitt des zweiten Gehäuseabschnitts erstreckt. Mit stegartig ist dabei gemeint, dass der Halteabschnitt in seiner Erstreckung vom ersten Gehäuseabschnitt zum zweiten Gehäuseabschnitt hin schmal ausgeführt ist und keine großflächige Verbindung zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und dem zweiten Gehäuseabschnitt bildet. Hierdurch wird erreicht, dass lediglich eine geringe Kontaktierung zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und dem zweiten Gehäuseabschnitt besteht, wodurch eine schwingungsübertragende Fläche zwischen den beiden Gehäuseabschnitten gering ausfällt. It is also advantageous if the holding section is of web-like design, preferably extending into a slot-like receiving section of the second housing section. By web-like it is meant that the holding portion is narrow in its extension from the first housing portion to the second housing portion and does not form a large-area connection between the first housing portion and the second housing portion. This ensures that there is only a slight contact between the first housing portion and the second housing portion, whereby a vibration transmitting surface between the two housing sections fails low.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der zweite Gehäuseabschnitt eine Metallhülse, in der der erste Gehäuseabschnitt aufgenommen ist. Über die Metallhülse kann der zweite Gehäuseabschnitt fest und sicher mit dem Rest der Kraftstoffhochdruckpumpe verbunden werden, wobei der erste Gehäuseabschnitt in der Metallhülse angeordnet und über das Schwingungsdämpfungsmittel mit dieser verbunden sein kann, wodurch das Maß der Schwingungsübertragung zwischen der Kraftstoffhochdruckpumpe bzw. dem zweiten Gehäuseabschnitt und der Magnetspule reduziert ist. Die Ausführung des zweiten Gehäuseabschnitts mit einer Metallhülse bietet außerdem den Vorteil, dass die Metallhülse den ersten Gehäuseabschnitt vor mechanischen Einflüssen sicher abschirmt. In an advantageous embodiment, the second housing section comprises a metal sleeve, in which the first housing section is accommodated. The second housing section can be firmly and securely connected to the remainder of the high-pressure fuel pump via the metal sleeve, wherein the first housing section can be arranged in the metal sleeve and connected to it via the vibration damping means, whereby the degree of vibration transmission between the high-pressure fuel pump or the second housing section and the solenoid is reduced. The embodiment of the second housing section with a metal sleeve also offers the advantage that the metal sleeve reliably shields the first housing section from mechanical influences.
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 unterschiedlicher Kombination für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments of the invention, which are explained with reference to the drawing, wherein the features both alone and in different combinations for the invention may be important, without again explicitly pointed out becomes.
Es zeigen: Show it:
Über eine Steuereinheit
Hydraulisch zwischen dem Förderraum
Die Kraftstoffhochdruckpumpe
An einem dem Kolbenteller
Nachfolgend wird die elektromagnetische Betätigungseinrichtung
Wird die Magnetspule
Die Stromversorgung der Magnetspule
In
Der zweite Gehäuseabschnitt
Bei der in den
In
In
In
Im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe
Es versteht sich, dass die in den verschiedenen Ausführungsformen gezeigten Arten des Schwingungsdämpfungmittels
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |