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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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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. Üblicherweise ist die Filtereinrichtung in der Art eines zylindrischen Topfs ausgebildet, wobei der Filterabschnitt von außen nach innen durchströmt wird und der Kraftstoff durch den ringförmigen Basisabschnitt aus der Filtereinrichtung ausströmt.
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Offenbarung der Erfindung
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Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich darüber hinaus in der nachfolgenden Beschreibung sowie in der Zeichnung. Die dort offenbarten Merkmale können dabei sowohl in Alleinstellung als auch in ganz unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Filtereinrichtung derart, dass sie so zwischen Einlass und Druckdämpfer angeordnet ist, dass der Kraftstoff axial in den ringförmige Basisabschnitt einströmt und mindestens auch nach radial außen aus dem Filterabschnitt ausströmt, wird der Filterabschnitt durch den Kraftstoff nicht mehr von außen nach innen sondern von innen nach außen durchströmt. Somit wird das Risiko, dass beispielsweise im Bereich des Filterabschnitts vorhandene Stege wegen des dort vorhandenen Druckgefälles knicken, reduziert. Insgesamt wird hierdurch die Lebensdauer der Filtereinrichtung verbessert und/oder eine größere Durchströmmenge ermöglicht. Ferner wird verhindert, dass sich der Filterabschnitt , insbesondere dann, wenn er mit Schmutz oder sonstigen Verunreinigungen beladen ist, zumindest bereichsweise nach innen wölbt und so eine drosselnden Engstelle bildet oder gar nach innen kollabiert. Dies wiederum reduziert die Gefahr, dass sich bei größeren Durchflussmengen Dampfblasen bilden.
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Dabei versteht sich, dass der Begriff „radial“ sehr weit zu verstehen ist und keinesfalls eine lediglich in einem Winkel von 90° zu einer Längsachse des Fluidkanals und/oder der Filtereinrichtung gerichtete Strömung bezeichnet. In der Praxis wird der Kraftstoff den Filterabschnitt überwiegend „schräg“ verlassen. Auch versteht es sich, dass der Begriff „zylindrisch“ sehr weit zu verstehen ist und keinesfalls einen grundsätzlich axial geraden und einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Filterabschnitt bezeichnet. Ganz unterschiedliche Querschnitte des Filterabschnitts fallen vorliegend unter den Begriff „zylindrisch“, beispielsweise dreieckige oder mehreckige oder elliptische Querschnitte, sowie in axialer Richtung veränderliche Querschnitte oder solche, die konisch oder zumindest teilweise konisch ausgeführt sind.
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Eine erste vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der ringförmige Basisabschnitt in einen Fluidkanal eingepresst ist. Dies ist eine einfache und preiswerte Befestigungsart.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Filtereinrichtung in einem Fluidkanal angeordnet ist, der unmittelbar in einen Dämpferraum mündet, in dem ein Druckdämpfer angeordnet ist. Ein solcher Dämpferraum ist von außen sehr gut zugänglich, so dass auch der in dem Dämpferraum mündende Fluidkanal gut zugänglich ist. Damit kann die Filtereinrichtung einfach in den Fluidkanal eingesetzt werden. Im Vergleich zu einer Anordnung der Filtereinrichtung beispielsweise in einem Einlassstutzen wird hierdurch ferner das Risiko einer Vereisung reduziert. Wäre die Filtereinrichtung im Einlassstutzen angeordnet, würde sich seine Temperatur unter Umständen schneller an sehr niedrige Umgebungstemperaturen anpassen, wodurch ein solches Vereisen herrühren kann.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich der Fluidkanal zum Dämpferraum hin erweitert. Hierdurch werden vor allem die folgenden zwei Vorteile erreicht: zum Einen wird hierdurch Platz geschaffen für ein Montagewerkzeug, beispielsweise ein Einpresswerkzeug, zur Montage der Filtereinrichtung in dem Fluidkanal. Zum Anderen wird hierdurch das Volumen des Dämpferraums vergrößert, wodurch das Pulsationsverhalten der Kraftstoff-Hochdruckpumpe in deren Niederdruckbereich verbessert wird, und zwar ohne dass die Gesamtabmessungen der Kraftstoff-Hochdruckpumpe größer werden oder eine kostenintensiv herzustellende Vertiefung in einer den Dämpferraum begrenzenden Wand erforderlich ist. Dies wird einfach dadurch erreicht, dass der erweiterte Bereich des Fluidkanals mit dem Dämpferraum unmittelbar verbunden ist. Vorteilhafterweise wird die Erweiterung des Fluidkanals zum Dämpferraum hin so dimensioniert, dass die Festigkeit eines Gehäuseabschnitts, in dem der Fluidkanal vorhanden ist, (gerade) noch nicht unzulässig reduziert ist.
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Eine Möglichkeit für eine solche Erweiterung besteht darin, dass der Fluidkanal stufenförmig ausgebildet ist. Dies ist maschinell sehr einfach herstellbar.
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Möglich ist im Hinblick auf die Herstellung des Fluidkanals, dass dieser durch Bohren, Fräsen, ein chemisches Abtrageverfahren, oder durch ein generatives Fertigungsverfahren, insbesondere ein 3-D-Druckverfahren, hergestellt ist. Vor allem durch Fräsen, ein chemisches Abtrageverfahren oder ein generatives Fertigungsverfahren können beliebige axiale Verläufe und Querschnittsformen des Fluidkanals, insbesondere des erweiterten Bereichs, realisiert werden. Hierdurch kann das Strömungsverhalten optimiert werden, so dass Drosselverluste reduziert werden können.
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Dies gilt insbesondere dann, wenn der Fluidkanal mindestens bereichsweise einen nicht-kreisförmigen Querschnitt bzw. eine nicht-zylindrische Form hat.
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Vorgeschlagen wird auch, dass der ringförmige Basisabschnitt der Kraftstoff-Filtereinrichtung aus Metall, insbesondere aus Messing hergestellt ist. Dies ist vergleichsweise preiswert und bietet insbesondere dann Vorteile, wenn die Filtereinrichtung in den Fluidkanal eingepresst ist.
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Möglich ist ferner, dass die Filtereinrichtung mindestens bereichsweise aus Kunststoff hergestellt ist. Denkbar ist beispielsweise, dass die gesamte Filtereinrichtung als Kunststoff-Spritzgussteil hergestellt ist, oder dass die Filtereinrichtung als Mehrkomponenten-Spritzgussteil hergestellt ist mit einem Basisabschnitt aus Metall und einem Filterabschnitt aus Kunststoff. Auch dies führt zu Kostenvorteilen.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 einen ersten Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftstoff-Hochdruckpumpe; und
- 2 einen zweiten Längsschnitt durch die Kraftstoff-Hochdruckpumpe von Figur 1 längs einer Linie II-II.
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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. Der Fluidkanalabschnitt 20 mündet in den Dämpferraum 24.
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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 insgesamt topfartig ausgebildet und umfasst einen ringförmigen Basisabschnitt 52, der vorliegend aus Messing hergestellt ist und der über einen Presssitz in dem ersten Fluidkanalabschnitt 18 gehalten, also in den ersten Fluidkanalabschnitt 18 eingepresst ist. Von dem ringförmigen Basisabschnitt 52 erstreckt sich in axialer Richtung des ringförmigen Basisabschnitts 52 gesehen und in 1 axial nach oben zum Dämpferraum 24 hin ein in etwa zylindrischer bzw. topfförmiger Filterabschnitt 54. Der Filterabschnitt 54 ist vorliegend aus PPS-Kunststoff hergestellt. Er umfasst insgesamt drei Stege 56, 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. In einer nicht dargestellten Ausführungsform könnte die Filtereinrichtung 50 auch insgesamt aus Kunststoff hergestellt sein. In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform könnte die Kappe 60 nicht geschlossen sondern ebenfalls ein siebartiges Filtermittel umfassend ausgeführt sein.
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Man erkennt aus der Darstellung in 1, dass sich der Filterabschnitt 54 vom Basisabschnitt 52 aus gesehen in etwa in der Strömungsrichtung (Pfeile 49) des Kraftstoffs erstreckt. Dies bedeutet, dass der Kraftstoff entsprechend dem in 1 unteren Pfeil 49 axial in den ringförmigen Basisabschnitt 52 einströmt und radial (beispielsweise in 1 nach schräg oben) entsprechend dem in 1 oberen Pfeil 49 aus dem Filterabschnitt 54 ausströmt.
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Wie aus 1 ferner ersichtlich ist, erweitert sich der zweite Fluidkanalabschnitt 20 zum Dämpferraum 24 hin. Dies wird bei der gezeigten Ausführungsform dadurch realisiert, dass der Fluidkanalabschnitt 20 stufenförmig als eine Stufenbohrung ausgeführt ist mit einem in 1 oberen und unmittelbar in den Dämpferraum 24 mündenden Abschnitt 62 mit größerem Durchmesser und einem in 1 unteren und unmittelbar mit dem ersten Fluidkanalabschnitt 18 verbundenen Abschnitt 64 mit kleinerem Durchmesser.
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Vorliegend ist der zweite Fluidkanalabschnitt 20 durch Bohren hergestellt. Grundsätzlich denkbar ist aber auch bei einer nicht dargestellten Ausführungsformen, dass der zweite Fluidkanalabschnitt 20 durch Fräsen, durch ein chemisches Abtrageverfahren, oder durch ein generatives Fertigungsverfahren, insbesondere ein 3-D-Druckverfahren, hergestellt ist. Bei einem solchen generativen Fertigungsverfahren würde vorteilhafterweise insgesamt das Pumpengehäuse 12 durch ein solches Verfahren hergestellt werden. Insbesondere das genannte chemische Abtrageverfahren sowie das genannte generative Fertigungsverfahren haben den Vorteil, dass hierdurch auch solche Fluidkanäle bzw. Fluidkanalabschnitte (vorliegend insbesondere der zweite Fluidkanalabschnitt 20) hergestellt werden können, welche bereichsweise einen nicht-kreisförmigen Querschnitt haben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014225319 A1 [0002]
