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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe zum Beaufschlagen eines Kraftstoffes in einem Kraftstoffeinspritzsystem mit Hochdruck.
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Solche Kraftstoffhochdruckpumpen werden in Kraftstoffeinspritzsystemen dazu verwendet, einen Kraftstoff zu komprimieren und somit mit einem Hochdruck zu beaufschlagen. Der unter Hochdruck stehende Kraftstoff wird dann mittels einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung in Brennkammern einer Brennkraftmaschine eingespritzt. Der Druck bei Benzinbrennkraftmaschinen liegt in einem Bereich von 150 bar - 400 bar und bei Dieselbrennkraftmaschinen in einem Bereich von 1500 bar - 3000 bar. Je stärker der Kraftstoff komprimiert wird, desto geringer sind die während des Verbrennungsprozesses entstehenden Emissionen. Dies ist insbesondere vor dem Hintergrund der immer stärker gewünschten und gesetzlich geforderten Emissionsverringerung von Vorteil.
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Für gewöhnlich sind diese Kraftstoffhochdruckpumpen als Kolbenpumpen ausgebildet, wobei der Kraftstoff von einem Pumpenkolben in einem Druckraum durch eine translatorische Bewegung des Pumpenkolbens verdichtet wird. Durch die ungleichmäßige Förderung solcher Kolbenpumpen entstehen auf einer Niederdruckseite der Kraftstoffhochdruckpumpe Schwankungen im Volumenstrom, die mit Druckschwankungen im Gesamtsystem verbunden sind. In Folge dieser Schwankungen kann es in der Kraftstoffhochdruckpumpe zu Befüllungsverlusten kommen, so dass eine korrekte Dosierung der in der Brennkraftmaschine erforderlichen Kraftstoffmenge nicht gewährleistet werden kann. Zusätzlich regen diese Druckpulsationen Komponenten der Kraftstoffhochdruckpumpe zu Schwingungen an, die unerwünschte Geräusche bis hin zu Schäden an den einzelnen Komponenten verursachen können.
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Zur Dämpfung dieser Druckpulsationen werden daher auf der Niederdruckseite Niederdruckdämpfer verwendet, die als hydraulische Speicher arbeiten, welche die Schwankungen im Volumenstrom ausgleichen und somit die entstehenden Druckpulsationen reduzieren. Zu diesem Zweck weisen diese Niederdruckdämpfer für gewöhnlich verformbare Elemente auf. Steigt nun auf der Niederdruckseite der Druck, verformen sich diese verformbaren Elemente, wodurch Platz für den überflüssigen Kraftstoff in dem Volumenstrom geschaffen wird. Fällt der Druck zu einem späteren Zeitpunkt wieder ab, kehrt das verformbare Element zu seiner ursprünglichen Form zurück, und der gespeicherte Kraftstoff wird somit wieder freigegeben.
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Solche Niederdruckdämpfer sind beispielsweise aus
DE 10 2015 214 812 A1 bekannt, die eine konventionelle Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem Niederdruckdämpfer offenbart, der an einem Kopfbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe montiert ist.
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Ungünstig an einer solchen konventionellen Kraftstoffhochdruckpumpe ist, dass, wenn der Niederdruckdämpfer an einem Kopf der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet ist, andere Elemente, wie beispielsweise ein Zumessventil, seitlich an einem Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe vorgesehen sein muss. Dies bedeutet jedoch, dass der anzusaugende Kraftstoff um die Ecke gesaugt werden muss, was strömungstechnisch nicht optimal ist. Darüber hinaus bedeutet eine Kopfmontage eine zusätzliche Schnittstelle nach außen, die sicher abgedichtet sein muss. Weiter fungiert ein Dämpferdeckel, der den Niederdruckdämpfer verschließt, als Lautsprecher, der Schallwellen nach oben abstrahlt, was geräuschtechnisch ungünstig ist.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, eine verbesserte Kraftstoffhochdruckpumpe vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe mit der Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Eine Kraftstoffhochdruckpumpe zum Beaufschlagen eines Kraftstoffes in einem Kraftstoffeinspritzsystem mit Hochdruck weist ein Gehäuse mit einer Gehäusebohrung auf, die an einem ersten Endbereich einen Druckraum, in dem der Kraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt wird, und an einem zweiten Endbereich einen Leckageraum bildet. Weiter umfasst die Kraftstoffhochdruckpumpe einen Pumpenkolben, der in einem von einem Pumpenkolbenführungsabschnitt des Gehäuses gebildeten Pumpenkolbenführungsbereich der Gehäusebohrung geführt ist, und der sich im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe zwischen dem Druckraum und dem Leckageraum entlang einer Bewegungsachse translatorisch bewegt. Der Leckageraum weist einen Leckageauffangbereich und einen Ausgleichsbereich auf, wobei der Ausgleichsbereich kreisringförmig um den Pumpenkolbenführungsabschnitt des Gehäuses angeordnet ist und sich parallel zu der Bewegungsachse ausgehend von dem Leckageauffangbereich in Richtung auf den Druckraum zu erstreckt. Weiter umfasst die Kraftstoffhochdruckpumpe einen Niederdruckdämpfer mit einem faltenbalgförmig gewellten Dämpferblech, das ein Dämpfervolumen begrenzt. Der Niederdruckdämpfer ist in dem Ausgleichsbereich angeordnet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der kreisringförmige Ausgleichsbereich nicht nur parallel zu der Bewegungsachse, sondern erstreckt sich konzentrisch zu dieser. Eine exzentrische Anordnung ist je nach Anforderungen ebenfalls möglich.
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Bislang war es bekannt, Niederdruckdämpfer an einem Kopfende des Gehäuses der Kraftstoffhochdruckpumpe vorzusehen. Im Gegensatz dazu wird nun vorgeschlagen, einen solchen Niederdruckdämpfer innerhalb des Gehäuses der Kraftstoffhochdruckpumpe vorzusehen, und zwar unterhalb des Pumpenkolbens in dem Leckageraum, der Leckagekraftstoff, welche entlang des Pumpenkolbens aus dem Druckraum herausfließt, aufnimmt. Dadurch können andere Elemente, die an einem Kopfende des Gehäuses angebracht werden sollen, maximal flexibel bezüglich der Pumpenarchitektur und der Schnittstellen an dem Gehäuse angeordnet werden. Zusätzlich entfällt eine zusätzlich abzudichtende Schnittstelle nach extern, da der Niederdruckdämpfer innerhalb des Gehäuses der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet ist. Außerdem erfolgt die Abstrahlung von Pumpengeräuschen nicht mehr nach außerhalb, sondern in einen sich nach unten anschließenden Motorblock hinein. Dadurch wird die Kraftstoffhochdruckpumpe insgesamt leiser.
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Der Leckageraum der Kraftstoffhochdruckpumpe ist aus zwei Bereichen aufgebaut, nämlich einem Leckageauffangbereich und einem Ausgleichsbereich. Dabei ist der Leckageauffangbereich lediglich gerade dort angeordnet, wo der Leckagekraftstoff aus dem Pumpenkolbenführungsabschnitt des Gehäuses heraustritt. Der Ausgleichsbereich stellt das eigentliche Volumen des Leckageraumes zur Verfügung. Der Ausgleichsbereich ist besonders vorteilhaft kreisringförmig um den Pumpenkolbenführungsabschnitt angeordnet, was vorteilhaft bezüglich der Gesamtarchitektur der Kraftstoffhochdruckpumpe ist. Insbesondere kann der Ausgleichsbereich daher Kräfte aufnehmen und ableiten, die bei Befestigung des Gehäuses an weiteren Elementen des Kraftstoffeinspritzsystems in dem Gehäuse auftreten. Der Niederdruckdämpfer ist nun nicht nur lediglich generell im Leckageraum angeordnet, sondern speziell in diesem Ausgleichsbereich. Besonders vorteilhaft befindet er sich ausschließlich in diesem Ausgleichsbereich des Leckageraumes, da der Ausgleichsbereich das größte Volumen für einen Niederdruckdämpfer zur Verfügung stellt, der somit ebenfalls möglichst groß ausgebildet sein kann. Um eine besonders gute Dämpferwirkung zu erzielen, ist der Niederdruckdämpfer insgesamt faltenbalgförmig ausgebildet und weist daher ein gewelltes Dämpferblech auf. Der Niederdruckdämpfer kann in der Ausbreitungsrichtung der Wellen des Dämpferbleches effektiv arbeiten.
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Vorzugsweise ist der Niederdruckdämpfer als Dämpferkreisring mit einer senkrecht zu der Bewegungsachse ausgebildeten Kreisringwanddicke und einer parallel zu der Bewegungsachse angeordneten Erstreckungslänge ausgebildet. Die Kreisringwanddicke ist dabei kleiner als die Erstreckungslänge. Mit einer solchen Ausbildung ist es möglich, dass sich der Niederdruckdämpfer besonders weit parallel zu dem Pumpenkolbenführungsabschnitt des Gehäuses ausdehnen und somit der Raum der Ausgleichsbereiches besonders effektiv genutzt werden kann.
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Auch der Ausgleichsbereich ist vorteilhaft als Ausgleichsbereich-Kreisring ausgebildet, der ebenfalls eine kleinere Kreisringwanddicke als eine Erstreckungslänge parallel zu der Bewegungsachse aufweist. Somit erstreckt sich der Ausgleichsbereich vorteilhaft besonders in das Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe und kann so Kräfte, die von außen auf das Gehäuse wirken, besonders gut dissipieren.
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Vorzugsweise weist das faltenbalgförmig gewellte Dämpferblech Wellen auf, die sich parallel zu der Bewegungsachse, insbesondere konzentrisch zu dieser, ausbreiten. Dadurch kann vorteilhaft eine Erstreckungslänge des Ausgleichsbereiches parallel zu der Bewegungsachse vollständig für eine Dämpferwirkung ausgenutzt werden.
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Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass das faltenbalgförmig gewellte Dämpferblech Wellen aufweist, die sich ringförmig um den Pumpenkolbenführungsabschnitt des Gehäuses ausbreiten.
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In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist der Leckageauffangbereich von einer Dichtungsschale begrenzt, die an einer Gehäusewand der Gehäusebohrung verpresst befestigt ist. Durch die Verpressung der Dichtungsschale an der Gehäusewand der Gehäusebohrung ist der Leckagebereich nach außen abgedichtet. Die Abdichtung wird weiter verbessert, indem die Dichtungsschale zusätzlich zu der Verpressung verschweißt oder verschraubt ist. Durch diese Befestigungsmethoden können vorteilhaft einwirkende Kräfte aufgenommen werden. Da der Leckagebereich daher ohnehin von einem entsprechenden Element, nämlich von der Dichtungsschale, verschlossen ist, kann eine zusätzlich abzudichtende Schnittstelle des Niederdruckdämpfers nach extern entfallen. Bei gleicher Funktion kann daher die Anzahl der Bauteile der Kraftstoffhochdruckpumpe reduziert werden.
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Vorteilhaft ist der Niederdruckdämpfer an der Dichtungsschale befestigt, insbesondere durch Anschweißen. Dazu kann der Niederdruckdämpfer beispielsweise einen Flansch aufweisen, mit dem der Niederdruckdämpfer an der Dichtungsschale angeschweißt ist. Dieser Flansch kann vorteilhaft so ausgeführt sein, dass er das Dämpfervolumen nicht mitbildet und lediglich zur Befestigung des Niederdruckdämpfers an der Dichtungsschale wirkt. Er kann so ausgeführt sein, dass es möglich ist, den Niederdruckdämpfer auf der der Dichtungsschale abgewandten Seite frei ohne weitere Befestigung in den Ausgleichsbereich des Leckageraumes hineinragen zu lassen. Dadurch kann sich der Niederdruckdämpfer frei ausdehnen.
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Alternativ oder zusätzlich ist es jedoch auch möglich, dass der Niederdruckdämpfer an der Gehäusewand befestigt ist, an der auch die Dichtungsschale verpresst befestigt ist. Diese Befestigung kann dann beispielsweise ebenfalls durch Verpressung, aber auch durch Anschweißen an die Gehäusewand erfolgen. Ist der Niederdruckdämpfer lediglich an der Gehäusewand befestigt, und nicht zusätzlich an der Dichtungsschale, ist es möglich, dass der Niederdruckdämpfer sich an beiden Endbereichen parallel zu der Bewegungsachse frei ausdehnen kann.
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Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass der Niederdruckdämpfer an dem Pumpenkolbenführungsabschnitt des Gehäuses befestigt ist, wobei auch hier eine Verpressung oder ein Anschweißen mit den gleichen Vorteilen wie bei der Befestigung an der Gehäusewand möglich ist.
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Vorzugsweise bildet das Dämpferblech eine hermetisch geschlossene Kapsel, durch die das Dämpfervolumen gebildet ist. Dabei kann die Kapsel beispielsweise durch ein einziges Dämpferblech gebildet sein, das entsprechend gebogen ausgebildet ist, es ist jedoch auch möglich, dass das Dämpferblech aus mehreren Einzelteilen besteht, die dicht miteinander verschweißt sind und so das gesamte Dämpferblech bilden.
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Das Dämpfervolumen ist vorteilhaft mit Gas befüllt, das leichter komprimierbar ist als eine Flüssigkeit, um so eine möglichst gute Dämpfungswirkung des Niederdruckdämpfers zu erzielen.
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In einer möglichen Ausgestaltung bildet das Dämpferblech gemeinsam mit einem Teilbereich der Dichtungsschale eine hermetisch geschlossene Kapsel, durch die das Dämpfervolumen gebildet ist. Beispielsweise kann daher das Dämpferblech als einzelnes gebogenes Blech ausgebildet sein und mit zwei entsprechenden Flanschen versehen sein, die dann einfach auf der Dichtungsschale angeschweißt werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Teilbereich der Dichtungsschale, die gemeinsam mit dem Dämpferblech die geschlossene Kapsel bildet, von einem Kolbenaufstandsblech gebildet, das in die Dichtungsschale eingepresst ist. So kann der Niederdruckdämpfer einfach auf dem Kolbenaufstandsblech vormontiert, und dann erst nachträglich in die Dichtungsschale eingepresst werden.
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Es ist auch denkbar, dass, auch wenn das Kolbenaufstandsblech keine Mitbegrenzung des Dämpfervolumens bildet, der Niederdruckdämpfer einfach auf dieses Kolbenaufstandsblech aufgeschweißt wird, um so eine vormontierte Baugruppe zu bilden.
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Vorteilhaft weist das Gehäuse benachbart zu dem Druckraum und bezüglich des Pumpenkolbens gegenüberliegend zu dem Leckageraum einen Zulauf zum Einbringen von Kraftstoff in die Kraftstoffhochdruckpumpe auf. Der Zulauf ist fluidisch mit dem Leckageraum verbunden. Dabei ist insbesondere eine Zulaufverbindungsbohrung in dem Gehäuse angeordnet, die sich im Wesentlichen parallel zu dem Pumpenkolbenführungsbereich der Gehäusebohrung zwischen dem Zulauf und dem Leckageraum erstreckt. Alternativ ist auch eine nicht parallele Anordnung der Zulaufverbindungsbohrung relativ zu dem Pumpenkolbenführungsbereich denkbar, jedoch hinsichtlich des beanspruchten Bauraumes weniger günstig.
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In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist ein elektromagnetisches Schaltventil als Zumessventil zum Zumessen von Kraftstoff zu dem Druckraum an dem Gehäuse benachbart zu dem Druckraum und bezüglich des Pumpenkolbens gegenüberliegend zu dem Leckageraum angeordnet, wobei ein Einlass des elektromagnetischen Schaltventiles fluidisch mit dem Leckageraum verbunden ist. Insbesondere ist eine Ventilverbindungsbohrung in dem Gehäuse angeordnet, die sich im Wesentlichen parallel zu dem Pumpenkolbenführungsbereich der Gehäusebohrung zwischen dem Einlass des elektromagnetischen Schaltventils und dem Leckageraum erstreckt. Alternativ ist auch eine nicht parallele Anordnung der Ventilverbindungsbohrung relativ zu dem Pumpenkolbenführungsbereich denkbar, jedoch hinsichtlich des beanspruchten Bauraumes weniger günstig.
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Der Leckageraum weist daher vorteilhaft über die Zulaufverbindungsbohrung eine direkte fluidische Verbindung zu dem Zulauf der Kraftstoffhochdruckpumpe und über die Ventilverbindungsbohrung eine direkte Verbindung zu dem elektromagnetischen Schaltventil auf. Vorzugsweise sind die Zulaufverbindungsbohrung, die Ventilverbindungsbohrung und der Leckageraum so angeordnet, dass der Zulauf von Kraftstoff zu dem elektromagnetischen Schaltventil ausschließlich über den Leckageraum erfolgt. Eine direkte Verbindung von Zulauf und Einlass des elektromagnetischen Schaltventils ist dabei vorteilhaft nicht vorgesehen. So können effektiv Druckpulsationen, die durch die Arbeit des elektromagnetischen Schaltventiles begründet sind, von dem Niederdruckdämpfer abgefedert werden, da der Kraftstoff zwingend den Niederdruckdämpfer passieren muss.
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Ein weiterer Vorteil, wenn der Kraftstoff aus dem Zulauf den Leckageraum passieren muss, ist, dass dann Leckagekraftstoff, der entlang des Pumpenkolbens aus dem Druckraum in den Leckageraum fließt, direkt von dem zulaufenden frischen Kraftstoff gekühlt werden kann.
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Strömungstechnisch ist es besonders vorteilhaft, wenn die Zulaufverbindungsbohrung und die Ventilverbindungsbohrung bezüglich des Pumpenkolbens genau gegenüberliegend zueinander angeordnet sind.
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Vorzugsweise ist ein Ventilverbindungsbohrungsdurchmesser der Ventilverbindungsbohrung größer als ein Zulaufverbindungsbohrungsdurchmesser der Zulaufverbindungsbohrung.
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Ist es aus Bauraumgründen in dem Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe nicht möglich, eine Ventilverbindungsbohrung mit einem besonders großen Durchmesser herzustellen, besteht auch die Möglichkeit, mehrere Ventilverbindungsbohrungen vorzusehen, die dann gemeinsam den gesamten Ventilverbindungsbohrungsdurchmesser bilden, der im Vergleich dann größer ist als der Zulaufverbindungsbohrungsdurchmesser.
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Dadurch wird erreicht, das der Ablauf aus dem Leckageraum in dem Moment, in dem Kraftstoff von dem elektromagnetischen Schaltventil, beispielsweise durch verursachte Druckpulsationen, in den Leckageraum zurückfließt, in Richtung Zulauf gedrosselt ist. Durch diese Drossel wird der Niederdruckdämpfer vorteilhaft gezwungen, wirksam zu arbeiten.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 eine Schnittdarstellung einer Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem Niederdruckdämpfer in einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine Schnittdarstellung einer Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem Niederdruckdämpfer in einer zweiten Ausführungsform;
- 3 eine perspektivische Darstellung eines Teilbereiches des Niederdruckdämpfers aus 2;
- 4 eine Schnittdarstellung einer Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem Niederdruckdämpfer in einer dritten Ausführungsform;
- 5 eine Schnittdarstellung einer Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem Niederdruckdämpfer in einer vierten Ausführungsform;
- 6 eine Schnittdarstellung einer Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem Niederdruckdämpfer in einer fünften Ausführungsform; und
- 7 eine Schnittdarstellung einer Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem Niederdruckdämpfer in einer sechsten Ausführungsform.
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1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Kraftstoffhochdruckpumpe 10, mit der Kraftstoff 12 mit Hochdruck beaufschlagt werden kann, in einer ersten Ausführungsform.
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Der grundlegende Aufbau der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 ist in dieser in 1 gezeigten ersten Ausführungsform gleich zu den später beschriebenen zweiten bis sechsten Ausführungsformen, die in 2 bis 7 gezeigt sind. Der grundlegende Aufbau wird daher im Folgenden nur anhand von 1 gezeigt und beschrieben, und in der Beschreibung mit Bezug auf die weiteren Ausführungsformen nur die Unterschiede zu dieser ersten Ausführungsform dargelegt.
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Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 in 1 weist ein Gehäuse 14 mit einer Gehäusebohrung 16 auf. Die Gehäusebohrung 16 bildet an einem ersten Endbereich 18 einen Druckraum 20, in dem der Kraftstoff 12 im Betrieb mit Druck beaufschlagt wird, in dem sich das Volumen des Druckraumes 20 periodisch verkleinert und vergrößert. Weiter bildet die Gehäusebohrung 16 an einem zweiten Endbereich 22 einen Leckageraum 24.
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Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist einen Pumpenkolben 26 auf, der in der Gehäusebohrung 16 geführt ist. Dazu weist die Gehäusebohrung 16 einen speziellen Pumpenkolbenführungsbereich 28 auf, der von einem Pumpenkolbenführungsabschnitt 30 am Gehäuse 14 gebildet ist, welcher in den Leckageraum 24 hineinragt. Der Pumpenkolben 26 bewegt sich im Betrieb entlang einer Bewegungsachse 32 translatorisch zwischen Druckraum 20 und Leckageraum 24 auf und ab. Durch diese Bewegung des Pumpenkolbens 26 in dem Druckraum 20 wird Kraftstoff 12, der sich in diesem Druckraum 20 befindet, verdichtet und somit mit Hochdruck beaufschlagt. Dabei fließt ein geringer Anteil des Kraftstoffes 12 entlang des Pumpenkolbenführungsbereiches 28 zwischen Pumpenkolben 26 und dem Pumpenkolbenführungsabschnitt 30 des Gehäuses 14 nach unten in den Leckageraum 24.
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Der Leckageraum 24 bildet in dem Bereich, der entlang der Bewegungsachse 32 unterhalb des Pumpenkolbenführungsbereiches 28 ausgebildet ist, einen Leckageauffangbereich 34, in welchem die Kraftstoffleckage aus dem Druckraum 20 aufgefangen werden kann. Damit keine Vermischung dieses Leckagekraftstoffes mit beispielsweise Schmieröl in einem Antriebsbereich des Pumpenkolbens 26 erfolgt, ist der Leckageraum 24 fluiddicht mit einer Dichtungsschale 36 abgedichtet, die an einer Gehäusewand 38 der Gehäusebohrung 16 verpresst und zusätzlich verschweißt oder verschraubt befestigt ist. Somit bilden die Dichtungsschale 36 und die Gehäusewand 38 jeweils eine Begrenzung für den Leckageauffangbereich 34.
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Der Leckageraum 24 weist neben dem Leckageauffangbereich 34 auch einen Ausgleichsbereich 40 auf, der mehrere Funktionen verwirklicht. Einerseits dient er dazu, eine Druckveränderung unterhalb des Pumpenkolbens 26, die durch die Bewegung des Pumpenkolbens resultiert, abzufedern. Andererseits ist dieser Ausgleichsbereich 40 so ausgebildet, dass er auch Kräfte, die von außerhalb des Gehäuses 14 auf das Gehäuse 14 einwirken, beispielsweise durch Befestigung des Gehäuses 14 an weiteren Elementen eines Kraftstoffeinspritzsystems, abzuleiten. Dazu ist der Ausgleichsbereich 40 kreisringförmig um den Pumpenkolbenführungsabschnitt 30 angeordnet. Er erstreckt sich parallel zu der Bewegungsachse 32 ausgehend von dem Leckageauffangbereich 34 in Richtung auf den Druckraum 20 zu. Dabei ist eine Kreisringwanddicke 42 des Ausgleichsbereiches 40 kleiner ausgebildet als eine Erstreckungslänge 44. Durch diese spezielle Form können Kräfte von außerhalb des Gehäuses 14 gut von dem Ausgleichsbereich 40 aufgenommen und abgeleitet werden.
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Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist weiter einen Zulauf 46 auf, über den Kraftstoff 12 von außen in die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 eingebracht werden kann. Der Zulauf 46 ist dabei benachbart zu dem Druckraum 20 bezüglich des Pumpenkolbens 26 gegenüberliegend zu dem Leckageraum 24 angeordnet. Der Leckageraum 24 ist über eine Zulaufverbindungsbohrung 48 mit dem Zulauf 46 fluidisch verbunden. Diese Zulaufverbindungsbohrung 48 erstreckt sich in der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen parallel zu dem Pumpenkolbenführungsbereich 28, kann aber auch nicht parallel dazu angeordnet sein.
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Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist weiter ein Zumessventil 50 auf, um eine vorbestimmte Kraftstoffmenge des Kraftstoffes 12 dem Druckraum 20 aktiv zuführen zu können. Das Zumessventil 50 ist dazu als elektromagnetisches Schaltventil 52 ausgebildet. Dieses Zumessventil 50 ist ebenfalls benachbart zu dem Druckraum 20 bezüglich des Pumpenkolbens 26 gegenüberliegend zu dem Leckageraum 24 an dem Gehäuse 14 angeordnet. Ein Einlass 54 des Zumessventiles 50 ist fluidisch mit dem Leckageraum 24 verbunden, und zwar über eine Ventilverbindungsbohrung 56. Diese Ventilverbindungsbohrung 56 erstreckt sich ebenfalls parallel zu dem Pumpenkolbenführungsbereich 28, kann jedoch alternativ auch nicht parallel dazu angeordnet sein. Vorteilhaft sind die Zulaufverbindungsbohrung 48 und die Ventilverbindungsbohrung 56 bezüglich des Pumpenkolbens 26 gegenüberliegend zueinander angeordnet.
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In dem Leckageraum 24 ist ein Niederdruckdämpfer 58 angeordnet, und zwar so, dass er sich in dem Ausgleichsbereich 40 des Leckageraumes 24 befindet.
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Der Niederdruckdämpfer 58 weist dabei ein faltenbalgförmig gewelltes Dämpferblech 60 auf, das ein Dämpfervolumen 62 begrenzt. Der Niederdruckdämpfer 58 füllt den Ausgleichsbereich 40 weitgehend aus, da er ebenfalls als Dämpferkreisring 64 ausgebildet ist, der um den Pumpenführungsabschnitt 30 des Gehäuses 14 herum angeordnet ist, und ebenfalls eine Kreisringwanddicke 42 aufweist, die deutlich kleiner ist als eine Erstreckungslänge 44 parallel zu der Bewegungsachse 32.
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Ein Ventilverbindungsbohrungsdurchmesser 66 der Ventilverbindungsbohrung 56 ist größer als ein Zulaufverbindungsbohrungsdurchmesser 68 der Zulaufverbindungsbohrung 48. Das bedeutet, dass der Leckageraum 24 als Dichtungs- und Dämpfungsraum eine Verbindung zum Zulauf 46 und eine weitere zum Zumessventil 50 besitzt, wobei vorzugsweise die Bohrung zum Zumessventil 50 größer ausgeführt ist als die zum Zulauf 46. Ist eine größere Ausführung der Ventilverbindungsbohrung 56 bezüglich ihres Durchmessers aus Bauraumgründen in dem Gehäuse 14 der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 nicht möglich, ist es auch möglich, mehrere Ventilverbindungsbohrungen 56 vorzusehen, die dann insgesamt in ihrem Durchmesser größer sind als der Einzeldurchmesser der Zulaufverbindungsbohrung 68.
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Dadurch wird erzielt, dass der Niederdruckdämpfer 58 bei einem Reflux von Kraftstoff 12 aus dem Zumessventil 50 in den Leckageraum 24 richtig arbeitet, da eine größere Kraftstoffmenge über die Ventilverbindungsbohrung 56 in den Leckageraum 24 einfließt, als aus der Zulaufverbindungsbohrung 68 abfließen kann. Der Niederdruckdämpfer 58 wird damit sozusagen zum Arbeiten gezwungen.
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Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist zwischen Zulauf 46 und Einlass 54 des Zumessventils 50 keine weitere Verbindungsbohrung auf, so dass von außerhalb zugeführter Kraftstoff 12 zwingend über den Leckageraum 24 fließen muss, um zum Zumessventil 50 und somit in den Druckraum 20 gelangen zu können. Damit wird die gesamte Zulaufhydraulik über den Niederdruckdämpfer 58 geleitet, der somit sehr gut sämtliche entstehende Druckpulsationen abdämpfen kann. Zusätzlich hat dies den Vorteil, dass heißer Leckagekraftstoff mit kühlem Kraftstoff 12 aus dem Zulauf 46 vermischt werden und somit die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 effektiv gekühlt werden kann.
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Durch das Vorsehen des Niederdruckdämpfers 58 im Leckageraum 24 der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 kann eine maximale Flexibilität der Schnittstellen am Kopf der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 bereitgestellt werden. Beispielsweise kann das Zumessventil einfach am oberen Ende des Gehäuses 16 axial zu dem Pumpenkolben 26 angeordnet werden, und somit einen direkten Ansaugweg aus einem Reservoir, beispielsweise aus einem Tank, bereitstellen. Damit kann der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 gesteigert werden. Zusätzlich erlaubt diese Platzierung des Zumessventiles 50 eine um 360° variable Steckerorientierung eines Steckers, der zum Anschluss des Zumessventiles 50 benötigt wird. Auch eine Orientierung eines Ansaugstutzens und eines Hochdruckabganges der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 sind durch diese Pumpenarchitektur maximal flexibel. Dadurch, dass der Niederdruckdämpfer 58 weiter vom Zumessventil 50 entfernt angeordnet ist, als dies bisher der Fall war, sind die auftretenden Druckpulsationen an dem Niederdruckdämpfer 58 auch geringer zu erwarten.
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Sämtliche nachfolgend beschriebene Ausführungsformen weisen die mit Bezug auf 1 beschriebenen Merkmale auf.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 bzw. des Niederdruckdämpfers 58. Hier weist das faltenbalgförmig gewellte Dämpferblech 60 Wellen 70 auf, die sich parallel zu der Bewegungsachse 32 ausbreiten. Dadurch kann sich der Niederdruckdämpfer 58 gut parallel zu der Bewegungsachse 32 ausdehnen bzw. in Richtung des fließenden Kraftstoffes 12 arbeiten. Das Dämpferblech 60 bildet eine hermetisch gebildete Kapsel 72, die das Dämpfervolumen 62 darstellt. Dazu ist das Dämpferblech 60 wellenförmig gebogen und mit sich selbst zusammengeschweißt. Das Dämpferblech 60 weist weiter einen Flansch 74 auf, der an einem Endbereich des Dämpferbleches 60 gebildet ist, und der nicht zur Bildung der Kapsel 72 beiträgt. Mit diesem Flansch 74 ist das Dämpferblech 60 und somit der Niederdruckdämpfer 58 an der Dichtungsschale 36 befestigt, nämlich vorzugsweise festgeschweißt. D. h., hier ist der Niederdruckdämpfer 58 eine mit Gas befüllte Kapsel 72, welche an der Dichtungsschale 36, die gleichzeitig eine Federträgerbaugruppe bildet, angeschweißt ist.
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2 und 3 zeigen jeweils eine zweite Ausführungsform der Kraftstoffhochdruckpumpe 10, bei der der Niederdruckdämpfer 58 ein Dämpferblech 60 aufweist, das nicht alleine die Kapsel 72 bildet, sondern derart an der Dichtungsschale 36 befestigt, nämlich festgeschweißt, ist, dass das Dämpferblech 60 gemeinsam mit der Dichtungsschale 36 die Kapsel 72 bildet. Das bedeutet, dass das Dämpferblech 60 als offene Variante ausgebildet ist, welche die Federträgerbaugruppe als Verschluss nutzt. In der zweiten Ausführungsform sind auch die Wellen 70, die das faltenbalgförmig gewellte Dämpferblech 60 aufweist, ringförmig um den Pumpenkolbenführungsabschnitt 30 angeordnet. Dadurch dehnt sich der Niederdruckdämpfer 58 im Betrieb senkrecht zu dem Niederdruckdämpfer 58 in der ersten Ausführungsform in 1 aus.
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1 und 2 zeigen zwei unterschiedliche Bauweisen des Niederdruckdämpfers 58, wobei bei einer Variante, die in 1 gezeigt ist, Volumen in axialer Richtung kompensiert wird, während bei der anderen Variante, die in 2 und 3 gezeigt ist, das Volumen radial kompensiert wird.
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4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Kraftstoffhochdruckpumpe 10, die im Wesentlichen der ersten Ausführungsform entspricht, wobei jedoch das Dämpferblech 60 mit dem Flansch 74 nicht direkt an der Dichtungsschale 36 selbst angeschweißt ist, sondern an einem Kolbenaufstandsblech 76, das einen Teilbereich 78 der Dichtungsschale 36 bildet, jedoch nicht von Anfang an Teil der Dichtungsschale 36 ist, sondern später in diese eingepresst wird. Dadurch kann die Baugruppe Niederdruckdämpfer 58 und Kolbenaufstandsblech 76 vorgefertigt werden und erst nachträglich in die Dichtungsschale 36 eingebaut werden.
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5 zeigt eine vierte Ausführungsform der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 mit einer weiteren alternativen Möglichkeit der Befestigung des Niederdruckdämpfers 58 in dem Leckageraum 24. Hier ist die Kapsel 72 auf den Pumpenkolbenführungsabschnitt 30 des Gehäuses 14, der im Wesentlichen einen Zylinderfuß bildet, aufgepresst, kann jedoch auch angeschweißt sein. Vorteilhaft weist die Kapsel 72 hier einen Flansch 74 auf, der mittig angeordnet ist, so dass sich die Kapsel 72 in zwei Richtungen parallel zu der Bewegungsachse 32 ausdehnen kann.
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6 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Kraftstoffhochdruckpumpe 10, bei der der Niederdruckdämpfer 58 an der Gehäusewand 38 befestigt ist, an der auch die Dichtungsschale 36 verpresst angeordnet ist, d. h. in dieser Variante ist die Kapsel 72 am Aufnahmedurchmesser der Federträgerbaugruppe eingepresst, kann jedoch dort auch verschweißt sein. Auch hier ist vorteilhaft mittig ein Flansch 74 angeordnet, so dass sich der Niederdruckdämpfer 58 in zwei Richtungen entlang der Bewegungsachse 32 ausdehnen kann. 6 zeigt dabei in der fünften Aus führungs form eine Variante, bei der der Niederdruckdämpfer 58 verpresst an der Gehäusewand 38 befestigt ist, während 7 eine sechste Ausführungsform zeigt, bei der der Niederdruckdämpfer 58 verschweißt an der Gehäusewand 38 befestigt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015214812 A1 [0005]
