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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Kraftstoff-Filtereinrichtung nach dem Oberbegriff des nebengeordneten Patentanspruchs.
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Die
DE 10 2014 225 319 A1 beschreibt eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit einem Gehäuse, einem Einlass, einem Förderabschnitt, und einem Auslass. Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe ist als Kolbenpumpe ausgebildet, entsprechend umfasst der Förderabschnitt einen Pumpenkolben. Zwar ist eine Kraftstoff-Filtereinrichtung in der
DE 10 2014 225 319 A1 nicht explizit erwähnt, eine solche ist jedoch üblicherweise vorhanden, um im Kraftstoff vorhandene Verunreinigungen von empfindlichen Bereichen der Kraftstoff-Hochdruckpumpe fernzuhalten.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe sowie eine Kraftstoff-Filtereinrichtung zu schaffen, welche eine möglichst lange Lebensdauer aufweisen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe und eine Kraftstoff-Filtereinrichtung mit den Merkmalen des jeweiligen nebengeordneten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Darüber hinaus finden sich für die Erfindung wesentliche Merkmale in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung. Die Merkmale können dabei für die Erfindung sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen wesentlich sein.
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Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Hochdruckpumpe umfasst ein Pumpengehäuse, einen Einlass, einen Förderabschnitt, einen Auslass und eine Kraftstoff-Filtereinrichtung, die zumindest zum Teil aus Kunststoff hergestellt ist, und bei der der Kunststoff der Kraftstoff-Filtereinrichtung ein PPS-Kunststoff ist oder einen solchen zumindest umfasst. Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Filtereinrichtung ist entsprechend aufgebaut. Unter einem PPS-Kunststoff wird ein Kunststoff verstanden, bei dem es sich um den hochtemperaturbeständigen, chemisch resistenten thermoplastischen Hochleistungskunststoff „Polyphenylensulfid“ mit der allgemeinen chemischen Formel (SC6H4)n handelt. PPS ist chemisch sehr beständig, insbesondere gegenüber Lösemitteln.
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Durch die Verwendung einer Kraftstoff-Filtereinrichtung, deren Kunststoffkomponenten aus PPS-Kunststoff bestehen bzw. einen solchen zumindest umfassen, wird die Möglichkeit geschaffen, die Kraftstoff-Hochdruckpumpe und die Kraftstoff-Filtereinrichtung im Zusammenhang mit Biokraftstoffen (E10 - 100) einzusetzen. Es war in diesem Zusammenhang erkannt worden, dass derartige Biokraftstoffe den bisher dort vorwiegend eingesetzten Kunststoff PA 6.6 angreifen können. Der erfindungsgemäß vorgesehene Kunststoff PPS dagegen ist gegenüber solchen Biokraftstoffen resistent, insbesondere deshalb, weil er keine Amidgruppe besitzt. Somit werden auf einfache Art und Weise eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe und eine Kraftstoff-Filtereinrichtung geschaffen, welche eine hohe Lebensdauer aufweisen und preiswert herzustellen sind, und die auch beim Einsatz künftiger Kraftstoffen problemlos betrieben werden können.
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In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Kraftstoff-Filtereinrichtung einen ringförmigen Basisabschnitt umfasst, von dem aus sich in einer axialen Richtung ein Filterabschnitt erstreckt. Auf diese Weise werden eine große Filterfläche und somit ein geringer Strömungswiderstand bereitgestellt, bei gleichzeitig geringen radialen Abmessungen.
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In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass der Basisabschnitt aus Metall und der Filterabschnitt zumindest bereichsweise aus PPS-Kunststoff hergestellt ist. Somit kann der Basisabschnitt beispielsweise zur Klemmung im Pumpengehäuse eingesetzt werden, wohingegen der Rest der Kraftstoff-Filtereinrichtung sehr preiswert aus dem PPS-Kunststoff hergestellt ist.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass der Filterabschnitt eine Mehrzahl von Stegen umfasst, die in axialer Richtung vom Basisabschnitt abragen und zwischen denen ein siebartiges Filtermittel vorhanden ist. Dies ist konstruktiv sehr einfach realisierbar.
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Vorgeschlagen wird auch, dass das Filtermittel flach ist. Ein solches Filtermittel, beispielsweise in Form eines Siebes, kann sehr einfach hergestellt werden und ist daher preiswert.
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Die Stabilität der Kraftstoff-Filtereinrichtung wird verbessert, wenn die abragenden Ende der Stege, insbesondere durch einen Ring oder eine Kappe aus PPS-Kunststoff und/oder aus Metall, bspw. Messing, miteinander verbunden sind.
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Ferner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Kraftstoff-Filtereinrichtung in einen Kanal der Kraftstoff-Hochdruckpumpe so eingesetzt ist, dass sich der Filterabschnitt vom Basisabschnitt aus gesehen entgegen der Strömungsrichtung des Kraftstoffs erstreckt. Eine solche Kraftstoff-Filtereinrichtung kann besonders einfach montiert werden und ist sehr stabil. Dabei wird ein Zusammenklappen aufgrund des Strömungsdrucks vermieden.
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Ein umfassender Schutz der Kraftstoff-Hochdruckpumpe wird dann erreicht, wenn die Kraftstoff-Filtereinrichtung fluidisch zwischen dem Einlass und einer Druckdämpfereinrichtung angeordnet ist.
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Eine Weiterbildung sieht ferner vor, dass die Kraftstoff-Filtereinrichtung ein Spritzgussteil ist. Dies reduziert die Herstellkosten und ermöglicht die Schaffung auch vergleichsweise komplexer Geometrien.
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Nachfolgend wird beispielhaft eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 einen Schnitt durch eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe;
- 2 einen Schnitt längs der Linie II-II von 1; und
- 3 eine perspektivische Darstellung einer Kraftstoff-Filtereinrichtung der Kraftstoff-Hochdruckpumpe der 1 und 2.
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Eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe trägt in den 1 und 2 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst ein Pumpengehäuse 12, welches im Wesentlichen zylindrische bzw. rotationssymmetrische Form hat. In einer Seitenwand des Pumpengehäuses 12 ist, wie aus 1 ersichtlich ist, ein Einlass 14 durch einen Einlassstutzen 16 gebildet, der mit dem Pumpengehäuse 12 verschweißt ist. Vom Einlass 14 verläuft in dem Pumpengehäuse 12 ein erster Fluidkanalabschnitt 18 in radialer Richtung nach innen. Er geht über in einen zweiten Fluidkanalabschnitt 20, der im Pumpengehäuse 12 in axialer Richtung nach oben verläuft bis zu einer Druckdämpfereinrichtung 22. Bei dieser handelt es sich um einen Membrandämpfer, der hier nicht weiter beschrieben wird. Die Druckdämpfereinrichtung 22 ist in einem Dämpferraum 24 aufgenommen, der zwischen einer oberen Stirnseite 26 des Pumpengehäuses 12 und einem auf das Pumpengehäuse 12 aufgeschweißten Gehäusedeckel 28 gebildet ist.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, erstreckt sich von der oberen Stirnseite 26, also vom Dämpferraum 24 weg, ein dritter Fluidkanalabschnitt 30 bis vor ein Einlassventil 32, welches als Mengensteuerventil ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass das Einlassventil 32 auf hier nicht näher beschriebene Art und Weise zwangsweise in einer Offenstellung gehalten werden kann. Grundsätzlich ist das Einlassventil 32 als Rückschlagventil ausgebildet, welches zu einem Förderraum 34 hin öffnet. Der Förderraum 34 wird im Wesentlichen begrenzt durch eine Wand einer sich axial im Pumpengehäuse 12 erstreckenden Sackbohrung (ohne Bezugszeichen) sowie einen Pumpenkolben 36. Der Pumpenkolben 36 ist in einer Kolbenbuchse (ohne Bezugszeichen) im Gleitsitz und in axialer Richtung bewegbar geführt. Der Förderraum 34 und der Pumpenkolben 36 bilden insgesamt einen Förderabschnitt 38.
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Vom Förderraum 34 zweigt in radialer Richtung ein vierter Fluidkanalabschnitt 40 ab, der über ein als Rückschlagventil ausgebildetes Auslassventil 42 zu einem Auslassstutzen 44 führt, welche einen Auslass 46 bildet. Der Auslassstutzen 44 ist an die Seitenwand des Pumpengehäuses 12 angeschweißt. Ein zwischen dem Auslassventil 42 und dem Auslassstutzen 44 gelegener Raum (ohne Bezugszeichen) ist über ein Druckbegrenzungsventil 48 mit dem Förderraum 34 verbindbar.
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Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 ist Teil eines nicht weiter dargestellten Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine. Zum Einlass 14 wird Kraftstoff bei relativ niedrigem Druck durch eine Vorförderpumpe gefördert. Vom Auslass 46 wird Kraftstoff unter relativ hohem Druck zu einem Kraftstoffrail gefördert, an welches Injektoren angeschlossen sind, die den Kraftstoff in Brennräume der Brennkraftmaschine einspritzen. Dabei gelangt der Kraftstoff durch den Einlass 14 zunächst zur Druckdämpfereinrichtung 22 und von dort über das Einlassventil 32 zum Förderraum 34, wo er auf einen hohen Druck verdichtet und über den Auslass 46 ausgestoßen wird. Die Strömungsrichtung im ersten Fluidkanalabschnitt 18 und im zweiten Fluidkanalabschnitt 20 ist in 1 durch einen Pfeil 49 angedeutet.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, ist im ersten Fluidkanalabschnitt 18 eine Kraftstoff-Filtereinrichtung 50 angeordnet. Diese ist im Detail in 3 dargestellt. Sie umfasst einen ringförmigen Basisabschnitt 52, der über einen Presssitz in dem ersten Fluidkanalabschnitt 18 gehalten ist. Von dem ringförmigen Basisabschnitt 52 erstreckt sich in axialer Richtung des ringförmigen Basisabschnitts 52 gesehen und in 1 axial nach unten ein Filterabschnitt 54. Der Filterabschnitt 54 ist aus PPS-Kunststoff hergestellt. Er umfasst insgesamt drei Stege 56, von denen allerdings in 3 nur zwei sichtbar sind, welche in axialer Richtung des Basisabschnitts 52 vom Basisabschnitt 52 abragen. Zwischen zwei benachbarten Stegen 56 ist jeweils ein flaches, also in sich nicht gekrümmtes siebartiges Filtermittel 58 vorhanden. Die in 3 oberen abragenden Enden der Stege 56 sind durch eine ringförmige und nach oben hin geschlossene Kappe 60, die ebenfalls aus PPS-Kunststoff hergestellt ist, miteinander verbunden.
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Man erkennt aus der Darstellung in 1, dass sich der Filterabschnitt 54 vom Basisabschnitt 52 aus gesehen entgegen der Strömungsrichtung (Pfeil 49) des Kraftstoffs erstreckt. Man erkennt ferner, dass die Kraftstoff-Filtereinrichtung 50 fluidisch zwischen dem Einlass 14 und der Druckdämpfereinrichtung 22 angeordnet ist.
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Bei der Kraftstoff-Filtereinrichtung 50 handelt es sich um ein Spritzgussteil. Da der Basisabschnitt 52 aus Metall, der gesamte Filterabschnitt 54 (also einschließlich der Stege 56, der Filtermittel 58 und der Kappe 60) jedoch aus PPS-Kunststoff hergestellt sind, erfolgt die Herstellung beispielsweise, indem zunächst der Basisabschnitt 52 durch einen Metallring hergestellt und dieser dann in eine Kunststoffspritzgussform eingelegt und mit PPS-kunststoff rumspritzt wird.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Kraftstoff-Filtereinrichtung 52 aus unterschiedlichen Werkstoffen, nämlich aus Metall und aus PPS-Kunststoff hergestellt. Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform ist die gesamte Kraftstoff-Filtereinrichtung aus PPS-Kunststoff hergestellt. Ferner ist bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Kraftstoff-Filtereinrichtung 52 im Pumpengehäuse 12 im Presssitz gehalten. Grundsätzlich denkbar wäre aber auch eine Halterung der Kraftstoff-Filtereinrichtung beispielsweise durch einen Formschluss oder Ähnliches. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Basisabschnitt nicht aus Metall, sondern ebenfalls aus PPS-Kunststoff hergestellt ist. Ferner ist oben eine Ausführungsform mit einem Filterabschnitt mit drei Stegen beschrieben worden. Möglich sind selbstverständlich auch ganz andere Anzahlen von Stegen. Grundsätzlich denkbar wäre auch, den Filterabschnitt beispielsweise durch ein zylindrisches Sieb ohne jeden Steg darzustellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014225319 A1 [0002]
