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Die Erfindung betrifft ein Dämpfermodul für eine Kraftstoffhochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem, mit einem Niederdruckanschluss, wobei das Dämpfermodul zur Dämpfung von Druckpulsationen ein Zusatzvolumen umfasst, das zumindest bereichsweise von mindestens einem elastisch verformbaren Deckelteil begrenzt ist.
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Stand der Technik
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2015 202 992 A1 ist eine Niederdruck-Anschlusseinheit für eine Hochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem bekannt, das mindestens einen Anschlussstutzen zur Verbindung mit einem Gehäuseteil der Hochdruckpumpe ausbildet, wobei der Anschlussstutzen von einem Niederdruckkanal durchsetzt ist, wobei in dem Gehäuse ein mit dem Niederdruckkanal verbundenes Zusatzvolumen zur Dämpfung von Druckpulsationen ausgebildet ist, wobei das Zusatzvolumen zumindest bereichsweise von einem elastisch verformbaren Gehäuseteil des Gehäuses begrenzt ist, das vorzugsweise mit dem Gehäuse verschweißt oder verklebt ist, wobei das Gehäuseteil zumindest teilweise aus einer elastischen Membran gebildet ist, wobei das Gehäuse der Niederdruck-Anschlusseinheit zumindest teilweise aus Kunststoff gefertigt ist, wobei das Gehäuse zumindest teilweise aus Metall hergestellt werden kann, wobei Metall vorzugsweise nur in Kombination mit Kunststoff zum Einsatz gelangt.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dämpfermodul für eine Kraftstoffhochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem, mit einem Niederdruckanschluss, wobei das Dämpfermodul zur Dämpfung von Druckpulsationen ein Zusatzvolumen umfasst, das zumindest bereichsweise von mindestens einem elastisch verformbaren Deckelteil begrenzt ist, zu schaffen, das einfach aufgebaut und/oder kostengünstig herstellbar ist.
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Die Aufgabe ist bei einem Dämpfermodul für eine Kraftstoffhochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem, mit einem Niederdruckanschluss, wobei das Dämpfermodul zur Dämpfung von Druckpulsationen ein Zusatzvolumen umfasst, das zumindest bereichsweise von mindestens einem elastisch verformbaren Deckelteil begrenzt ist, dadurch gelöst, dass das elastisch verformbare Deckelteil als metallische Membran ausgeführt ist, die mit Hilfe mindestens eines Dichtelements relativ zu einem Gehäusekörper abgedichtet und mit Hilfe mindestens eines Fixierelements relativ zu dem Gehäusekörper fixiert ist. Das Dämpfermodul kann als externes oder als internes Dämpfermodul ausgeführt sein. Extern bedeutet in Zusammenhang mit dem Dämpfermodul, dass das Dämpfermodul außerhalb, also extern, der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet ist. Intern bedeutet im Hinblick auf das Dämpfermodul, dass das Dämpfermodul in der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet ist, also in die Kraftstoffhochdruckpumpe integriert ist. An dem Gehäusekörper sind vorzugsweise ein Niederdruckanschlussstutzen und ein Verbindungsanschlussstutzen angebracht. Der Niederdruckanschlussstutzen dient zur Einbindung in einen Niederdruckkreislauf oder Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems. Das Dämpfermodul wird vorzugsweise in einen Vorlauf des Niederdruckkreislaufs oder Niederdruckbereichs des Kraftstoffeinspritzsystems eingebunden. Der Verbindungsanschlussstutzen dient vorteilhaft zur Verbindung mit einem Einlassbereich oder Saugbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe. In dem Einlassbereich oder Saugbereich ist vorteilhaft ein Einlassventil oder Saugventil angeordnet. Mit dem Dämpfermodul können auf einfache Art und Weise Pulsationen im Niederdruckkreis der Kraftstoffhochdruckpumpe in dem Kraftstoffeinspritzsystem reduziert werden. Das als metallische Membran ausgeführte elastisch verformbare Deckelteil ist vorteilhaft als separates Bauteil ausgeführt. Der Gehäusekörper kann somit vorteilhaft aus einem anderen Material, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial, gebildet werden. Das Dichtelement kann als Normteil ausgeführt sein, zum Beispiel als O-Ring. Das Fixierelement kann vorteilhaft ebenfalls als Normteil ausgeführt werden, zum Beispiel als Sicherungsring. So können die Herstellkosten deutlich reduziert werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Dämpfermoduls ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement als O-Ring ausgeführt ist, der teilweise in einer Ringnut des Gehäusekörpers aufgenommen ist. Bei dem O-Ring handelt es sich vorteilhaft um ein Normteil. Die Ringnut kann in dem Gehäusekörper kostengünstig dargestellt werden, insbesondere wenn der Gehäusekörper als Spritzgussteil aus Kunststoff hergestellt wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Dämpfermoduls ist dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Membran einen abgewinkelten Randbereich umfasst, an welchem das Dichtelement dichtend anliegt. Der abgewinkelte Randbereich kann an der metallischen Membran einfach und kostengünstig dargestellt werden, zum Beispiel durch einen Umformvorgang. Das Dichtelement, insbesondere der O-Ring, ist zur Abdichtung einer Schnittstelle zwischen der metallischen Membran und dem Gehäusekörper vorteilhaft leicht gegen den abgewinkelten Randbereich der metallischen Membran vorgespannt, oder umgekehrt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Dämpfermoduls ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement als Sicherungsring ausgeführt ist, der teilweise in einer Ringnut des Gehäusekörpers aufgenommen ist. So wird auf einfache Art und Weise eine stabile Fixierung des elastisch verformbaren Deckelteils, insbesondere der metallischen Membran, relativ zu dem Gehäusekörper ermöglicht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Dämpfermoduls ist dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch verformbare Deckelteil mit Hilfe von mindestens zwei Schrauben relativ zu dem Gehäusekörper fixiert ist. Die Schrauben werden zum Beispiel mit einem selbstschneidenden Gewinde in entsprechende Ausnehmungen, insbesondere Sacklöcher oder Bohrungen, in dem Gehäusekörper eingeschraubt. Schraubenköpfe der Schrauben sind vorteilhaft so ausgeführt, dass das vorzugsweise als metallische Membran ausgeführte elastisch verformbare Deckelteil stabil an dem Gehäusekörper gehalten wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Dämpfermoduls ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfermodul als externes Dämpfermodul mit einem Gehäusekörper aus einem Kunststoffmaterial ausgeführt ist. Der Gehäusekörper aus dem Kunststoffmaterial hat vorteilhaft im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels. Der Gehäusekörper aus dem Kunststoffmaterial ist vorteilhaft als Spritzgussteil ausgeführt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Dämpfermoduls ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper aus dem Kunststoffmaterial mindestens zwei Anschlussstutzen umfasst, die einstückig mit dem Gehäusekörper aus dem Kunststoffmaterial verbunden sind. Die beiden Anschlussstutzen dienen vorteilhaft zur Darstellung eines Niederdruckanschlusses und eines Verbindungsanschlusses. Der Gehäusekörper mit den beiden Anschlussstutzen ist vorteilhaft als Spritzgussteil ausgeführt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Dämpfermoduls ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper aus dem Kunststoffmaterial zwei elastisch verformbare Deckelteile umfasst, die jeweils als metallische Membran ausgeführt sind. Die elastisch verformbaren Deckelteile, die Dichtelemente und die Fixierelemente sind vorteilhaft jeweils als Gleichteile ausgeführt. So können die Herstellkosten weiter reduziert werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Dämpfermoduls ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfermodul als internes Dämpfermodul mit einem Gehäusekörper ausgeführt ist, der zu der Kraftstoffhochdruckpumpe gehört. So kann das Dämpfermodul auf einfache Art und Weise in eine Kraftstoffhochdruckpumpe integriert werden. Das Zusatzvolumen des internen Dämpfermoduls steht vorteilhaft mit einem Triebwerksraum der Kraftstoffhochdruckpumpe in Verbindung. In dem Triebwerksraum der Kraftstoffhochdruckpumpe ist zum Beispiel eine Antriebswelle mit einem Antriebsnocken zum Antrieb mindestens eines Pumpenelements der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Deckelteil, einen Gehäusekörper, ein Fixierelement, eine Schraube und/oder ein Dichtelement für ein vorab beschriebenes Dämpfermodul. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem vorab beschriebenen Dämpfermodul.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe und mit einem vorab beschriebenen Dämpfermodul.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 eine externes Dämpfermodul gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Schnittansicht;
- 2 eine perspektivische Darstellung des Dämpfermoduls aus 1;
- 3 eine perspektivische Darstellung eines externen Dämpfermoduls gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 4 das Dämpfermodul aus 3 in einer perspektivischen Schnittansicht; und
- 5 eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem internen Dämpfermodul in einer perspektivischen Schnittansicht.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In den 1 bis 4 sind zwei Ausführungsbeispiele eines Dämpfermoduls 1; 31 in verschiedenen Ansichten perspektivisch dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Zunächst werden die Gemeinsamkeiten der beiden Ausführungsbeispiele beschrieben. Danach werden die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen erläutert.
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Das Dämpfermodul 1; 31 umfasst einen Niederdruckanschluss 2 und einen Verbindungsanschluss 3. In einem Kraftstoffeinspritzsystem ist das Dämpfermodul 1; 31 vorteilhaft in einem Vorlauf eines Niederdruckbereichs oder Niederdruckkreislaufs des Kraftstoffeinspritzsystems angeordnet. Der Niederdruckanschluss 2 dient zur Verbindung mit dem Niederdruckbereich. Der Verbindungsanschluss 3 dient zur Verbindung mit einem Pumpeneingang einer Kraftstoffhochdruckpumpe.
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Ein Kraftstoffeinspritzsystem eines Kraftfahrzeugs ist zum Beispiel Teil einer Brennstoffeinspritzanlage einer luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschine. In dem Niederdruckbereich ist zum Beispiel eine Vorförderpumpe angeordnet, mit der Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zu dem Pumpeneingang der Kraftstoffhochdruckpumpe gefördert wird. Das externe Dämpfermodul 1; 31 ist zwischen der Vorförderpumpe und der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet.
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In der Kraftstoffhochdruckpumpe, die mindestens ein Pumpenelement umfasst, wird der von der Vorförderpumpe bereitgestellte Kraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt. Der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff gelangt über einen Pumpenausgang der Kraftstoffhochdruckpumpe in einen Hochdruckbereich des Kraftstoffei nspritzsystems.
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Die Kraftstoffhochdruckpumpe kann hinsichtlich einer Kraftstoffmengensteuerung sowohl mit einer Kraftstoff-Zumesseinheit als auch mit einem elektrischen Saugventil betrieben werden. Durch das diskontinuierliche Förderprinzip der Kraftstoffhochdruckpumpe können im Betrieb des Kraftstoffeinspritzsystems Druckpulsationen auftreten, die unerwünscht sind. Die Druckpulsationen können sich in den Niederdruckbereich fortpflanzen, wo deren Auftreten ebenfalls unerwünscht ist.
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Zur Reduktion der Druckpulsationen im Niederdruckbereich umfasst das Dämpfermodul 1; 31 ein Zusatzvolumen 4, das in den 1 bis 4 oben und unten von einem elastisch verformbaren Deckelteil 5, 6 begrenzt wird. Die elastisch verformbaren Deckelteile 5, 6 sind mit einem Gehäusekörper 7 kombiniert.
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Der Gehäusekörper 7 ist aus einem Kunststoffmaterial gebildet. Zwei Anschlussstutzen 8, 9 sind einstückig mit einem Grundkörper 10 des Gehäusekörpers 7 verbunden. Der Grundkörper 10 hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels und begrenzt zusammen mit den beiden elastisch verformbaren Deckelteilen 5, 6 das Zusatzvolumen 4.
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Die elastisch verformbaren Deckelteile 5, 6 sind als metallische Membranen 23, 24 ausgeführt. Die metallischen Membranen 23, 24 weisen abgewinkelte Randbereiche 25, 26 auf. Die Randbereiche 25, 26 der metallischen Membranen 23, 24 sind jeweils in einem rechten Winkel abgewinkelt und mit ihren freien Endbereichen einander zugewandt.
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Mit ihren einander zugewandten Endbereichen liegen die Randbereiche 25, 26 der metallischen Membranen 23, 24 an einem ringwulstartig nach innen vorspringenden Anschlagbereich 27 des Grundkörpers 10 an. Dadurch werden die metallischen Membranen 23, 24 in einer Richtung, in den 1 und 4 nach unten beziehungsweise nach oben fixiert.
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In der anderen Richtung, also in der 1 nach oben und nach unten, sind die metallischen Membranen 23, 24 durch Fixierelemente 17, 18 fixiert. Die Fixierelemente 17, 18 sind bei dem in den 1 und 2 dargestellten Dämpfermodul 1 als Sicherungsringe 21, 22 ausgeführt. Die Sicherungsringe 21, 22 sind teilweise in Ringnuten 13, 14 des Grundkörpers 10 des Gehäusekörpers 7 aufgenommen.
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In den 3 und 4 sind die metallischen Membranen 23, 24 mit Hilfe von Fixierelementen 41 bis 45 fixiert, die als Schrauben 32 bis 36 ausgeführt sind. Abgesehen von den als metallische Membranen 23, 24 ausgeführten elastisch verformbaren Deckelteilen 5, 6 sind die Dämpfermodule 1; 31 gleich ausgeführt.
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Mit den abgewinkelten Randbereichen 25, 26 liegen die metallischen Membranen 23, 24 innen an dem Grundkörper 10 des Gehäusekörpers 7 an. Zur Abdichtung dienen Dichtelemente 15, 16, die als O-Ringe 19, 20 ausgeführt sind. Die O-Ringe 19, 20 sind teilweise in Ringnuten 11, 12 des Grundkörpers 10 des Gehäusekörpers 7 aufgenommen.
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Bei dem in den 3 und 4 dargestellten Dämpfermodul 31 sind die als metallische Membranen 23, 24 ausgeführten elastisch verformbaren Deckelteile 5, 6 jeweils mit Hilfe von drei Schrauben 32, 33, 34; 35, 36 in den beiden anderen Richtungen, also in den 3 und 4 nach oben beziehungsweise nach unten, fixiert. Die Schrauben 32 bis 36 sind vorteilhaft als gewindefurchende Schrauben ausgeführt.
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Die Schraubenköpfe der gewindefurchenden Schrauben 32 bis 36 liegen an umlaufenden Absätzen 37, 38 der metallischen Membranen 23, 24 an. So wird im Betrieb des Dämpfermoduls 31 sicher verhindert, dass die metallischen Membranen 23, 24 aus dem Gehäusekörper 7 herausgedrückt werden. Die gleiche Funktion üben die als Sicherungsringe 21, 22 ausgeführten Fixierelemente 17, 18 bei dem in den 1 und 2 dargestellten Dämpfermodul 1 aus.
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Der Gehäusekörper 7 des Dämpfermoduls 1; 31 mit dem Grundkörper 10 und den beiden Anschlussstutzen 8, 9 ist vorteilhaft als Spritzgussteil aus einem geeigneten Kunststoffmaterial hergestellt. So kann der Gehäusekörper 7 kostengünstig in großen Stückzahlen hergestellt werden. Bei den O-Ringen 19, 20 und den Sicherungsringen 21, 22 beziehungsweise den Schrauben 32 bis 36 handelt es sich vorteilhaft um Normteile, die ebenfalls kostengünstig herstellbar sind. Durch die Kombination mit den metallischen Membranen 23, 24 kann die Anzahl von Fügestellen gering gehalten werden, so dass sich weniger potentielle Leckagestellen ergeben. Darüber hinaus sind die Dämpfermodule 1; 31 einfach und gut kontrollierbar zu montieren.
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Weil die Dämpfermodule 1; 31 in dem Niederdruckbereich eines Kraftstoffeinspritzsystems außerhalb der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet sind, werden sie auch als externe Dämpfermodule 1; 31 bezeichnet. Im Unterschied dazu ist in 5 eine Kraftstoffhochdruckpumpe 50 mit einem internen Dämpfermodul 51 dargestellt. Das interne Dämpfermodul 51 ist in die Kraftstoffhochdruckpumpe 50 integriert.
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Das interne Dämpfermodul 51 umfasst, wie die externen Dämpfermodule 1; 31, einen Niederdruckanschluss 52 und einen Verbindungsanschluss 53. Das interne Dämpfermodul 51 begrenzt in der Kraftstoffhochdruckpumpe 50 ein Zusatzvolumen 54. Nach außen wird das Zusatzvolumen 54 von einem elastisch verformbaren Deckelteil 55 begrenzt.
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Das Zusatzvolumen 54 steht mit einem Triebwerksraum 56 der Kraftstoffhochdruckpumpe 50 in Verbindung. In dem Triebwerksraum 56 ist eine Antriebswelle 57 mit einem Antriebsnocken drehbar angeordnet. Der Antriebsnocken der Antriebswelle 57 dient zum Antreiben eines Pumpenelements 58. Das Pumpenelement 58 ist gemeinsam mit dem Dämpfermodul 51 in einem Gehäuse 60 der Kraftstoffhochdruckpumpe 50 angeordnet.
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Das elastisch verformbare Deckelteil 55 ist als metallische Membran 63 mit einem abgewinkelten Randbereich 64 ausgeführt. Die metallische Membran 63 ist in einem Gehäusekörper 67 des Dämpfermoduls 51 angeordnet. Der Gehäusekörper 67 ist einstückig mit dem Gehäuse 60 der Kraftstoffhochdruckpumpe 50 verbunden. An dem Gehäusekörper 67 sind Anschlussstutzen 68, 69 angebracht. Der Anschlussstutzen 68 dient zur Darstellung des Niederdruckanschlusses 52. Der Anschlussstutzen 69 dient zur Darstellung des Verbindungsanschlusses 53.
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Zur Abdichtung des Dämpfermoduls 51 dient, wie bei den Dämpfermodulen 1; 31, ein als O-Ring 79 ausgeführtes Dichtelement 75. Der O-Ring 79 ist teilweise in einer Ringnut 71 des Gehäusekörpers 67 aufgenommen. Der abgewinkelte Randbereich 64 der metallischen Membran 63 liegt dichtend an dem O-Ring 79 an.
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Zur Fixierung der metallischen Membran 63 in dem Gehäusekörper 67 dient, wie bei dem in den 1 und 2 dargestellten Dämpfermodul 1, ein als Sicherungsring 81 ausgeführtes Fixierelement 77.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015202992 A1 [0002]
