DE10210317A1

DE10210317A1 - High pressure element for injection systems with reduced leakage

Info

Publication number: DE10210317A1
Application number: DE2002110317
Authority: DE
Inventors: Helmut Knoedl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-09-25
Also published as: WO2003076807A1

Abstract

Es wird ein Hochdruckelement, bestehend aus einem Kolben (9) und einer Zylinderbohrung (7), vorgeschlagen, bei dem ein Aufweiten der Zylinderbohrung (7) infolge hoher Innendruckbeaufschlagung durch einen Einstich (21) kompensierbar ist.A high-pressure element consisting of a piston (9) and a cylinder bore (7) is proposed, in which expansion of the cylinder bore (7) due to high internal pressure can be compensated for by a recess (21).

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft ein Hochdruckelement für Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Zylinderbohrung und einem in der Zylinderbohrung geführten Kolben, wobei die Zylinderbohrung und eine Stirnfläche des Kolbens einen Hochdruckraum begrenzen. The invention relates to a high-pressure element for Injection systems of internal combustion engines, with one Cylinder bore and a guided in the cylinder bore Piston, the cylinder bore and an end face of the Delimit a high pressure space.

Bei diesen Hochdruckelementen führt der große Druck im Hochdruckraum, welcher auch die Zylinderbohrung wirkt, zu einer Aufweitung der Zylinderbohrung. Infolgedessen erhöht sich der Spalt zwischen Kolben und Zylinderbohrung, was eine erhöhte Leckagemenge mit sich bringt. Eine Reduktion des Spiels zwischen Zylinderbohrung und Kolben scheidet als Maßnahme zur Verringerung der Leckage aus, da sich sonst der Kolben ohne Druckbeaufschlagung der Zylinderbohrung nicht mehr leichtgängig in der Zylinderbohrung bewegen ließe. With these high pressure elements, the high pressure leads to High pressure space, which also affects the cylinder bore an expansion of the cylinder bore. As a result, increased the gap between the piston and cylinder bore what leads to an increased amount of leakage. A reduction of the play between the cylinder bore and the piston separates as Measure to reduce the leakage from otherwise the piston without pressurizing the cylinder bore no longer move smoothly in the cylinder bore could.

Bei einem erfindungsgemäßen Hochdruckelement für Einspritzanlagen von Brennkraftmschinen, mit einer Zylinderbohrung und einem in der Zylinderbohrung geführten Kolben, wobei die Zylinderbohrung und eine Stirnfläche des Kolbens eine Hochdruckraum begrenzen, wird vorgeschlagen, dass der Hochdruckraum von einer an die Zylinderbohrung anschließenden zweiten Stirnfläche begrenzt wird und dass in der zweiten Stirnfläche ein parallel und konzentrisch zur Zylinderbohrung verlaufender Einstich eingearbeitet ist. In a high pressure element according to the invention for Injection systems of internal combustion engines, with one Cylinder bore and a guided in the cylinder bore Piston, the cylinder bore and an end face of the Piston to limit a high pressure space, it is suggested that the high pressure space from one to the cylinder bore subsequent second face is limited and that in the second face a parallel and concentric Groove running into the cylinder bore is.

Advantages of the invention

Durch den erfindungsgemäßen Einstich wird die Druckbeaufschlagung der Zylinderbohrung kompensiert, da im Einstich und in der Zylinderbohrung die gleichen Drücke herrschen. Infolgedessen findet die durch den Innendruck verursachte Aufweitung der Zylinderbohrung nicht mehr statt und die Leckage zwischen Kolben und Zylinderbohrung wird minimiert. Im Ergebnis ist der Spalt zwischen Kolben und Zylinderbohrung unabhängig von dem in der Zylinderbohrung herrschenden Druck. Through the puncture according to the invention Pressurization of the cylinder bore compensated because in Puncture and the same pressures in the cylinder bore to rule. As a result, it takes place through the internal pressure caused expansion of the cylinder bore no longer take place and the leakage between the piston and cylinder bore becomes minimized. As a result, the gap between the piston and Cylinder bore regardless of that in the cylinder bore prevailing pressure.

Besonders effektiv ist es, wenn die zweite Stirnfläche im oberen Totpunkt des Kolbens etwa gleich auf mit der Stirnfläche des Kolbens liegt, da dann der Einstich dort ist, wo die höchsten Drücke auf die Zylinderbohrung wirken. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass die Zylinderbohrung Teil einer Zylinderbuchse ist, und/oder dass die Zylinderbohrung in ein Gehäuse eingepresst oder mit diesem verspannt ist. Bei diesen Varianten ist die Herstellung der Zylinderbohrung und des Einstichs auf einfachste Weise möglich. Es ist jedoch ohne Weiteres auch möglich, dass die Zylinderbohrung direkt in das Gehäuse eingebracht wird. It is particularly effective if the second end face in the top dead center of the piston about the same with the Face of the piston lies there, since the puncture is there is where the highest pressures act on the cylinder bore. Further refinements of the invention provide that the Cylinder bore is part of a cylinder liner, and / or that the cylinder bore is pressed into a housing or tense with this. With these variants the Production of the cylinder bore and the groove easiest way possible. However, it is also straightforward possible that the cylinder bore directly into the housing is introduced.

Das erfindungsgemäße Hochdruckelement kann besonders vorteilhaft Teil einer Kolbenpumpe, insbesondere einer Krafstoffhochdruckpumpe für Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, sein. Dabei ist es unerheblich, ob die Krafstoffhochdruckpumpe eine Radialkolbenpumpe, eine Axialkolbenpumpe oder eine Reihenkolbenpumpe ist. The high-pressure element according to the invention can be special advantageously part of a piston pump, in particular one High pressure fuel pump for injection systems from Internal combustion engines. It is irrelevant whether the High pressure fuel pump a radial piston pump, one Axial piston pump or a series piston pump is.

Das erfindungsgemäße Hochdruckelement kann auch Teil einer Pumpe-Düse oder einer Pumpe-Leitung-Düse sein. Die Verwendung des erfindungsgemäßen Hochdruckelements ist jedoch nicht auf die genannten Beispiele beschränkt. Das erfindungsgemäße Hochdruckelement kann überall dort eingesetzt werden, wo ein Kolben in einer Zylinderbohrung gleitend geführt ist und die Zylinderbohrung zumindest teilweise mit hohen Innendrücken beaufschlagt wird. The high-pressure element according to the invention can also be part of a Be a pump nozzle or a pump-line nozzle. The Use of the high pressure element according to the invention but not limited to the examples mentioned. The high-pressure element according to the invention can be anywhere there be used where a piston in a cylinder bore is slidably guided and at least the cylinder bore is sometimes subjected to high internal pressures.

drawing

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Further advantages and advantageous configurations of the Invention are the following drawing, the Description and the patent claims.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 ein erster Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hochdruckelements, Fig. 1 a first embodiment of a high-pressure element according to the invention,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hochdruckelements und Fig. 2 shows a second embodiment of a high pressure element according to the invention and

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hochdruckelements. Fig. 3 shows a third embodiment of a high pressure element according to the invention.

Description of the embodiments

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichneten erfindungsgemäßen Hochdruckelements im Teilschnitt dargestellt. Das Hochdruckelement 1 besteht aus einem Gehäuse 3 in welches eine Zylinderbuchse 5 eingepresst ist. Die Zylinderbuchse 5 weist eine Zylinderbohrung 7 auf, in der ein Kolben 9 geführt wird. Der in Fig. 1 dargestellte Spalt 11 zwischen Kolben 9 und Zylinderbohrung 7 ist stark übertrieben dargestellt. Bei tatsächlich ausgeführten Pumpenelementen 1 wird der Spalte 11 so klein wie möglich bemessen, um die Leckage aus einem Hochdruckraum 13 durch den Spalt 11 zu minimieren. In Fig. 1 a first embodiment of a designated in its entirety with 1 High pressure element of the invention is shown in partial section. The high-pressure element 1 consists of a housing 3 into which a cylinder sleeve 5 is pressed. The cylinder liner 5 has a cylinder bore 7 in which a piston 9 is guided. The gap 11 shown in Fig. 1 between the piston 9 and the cylinder bore 7 is shown exaggerated. In the case of pump elements 1 that are actually implemented, the gap 11 is dimensioned as small as possible in order to minimize the leakage from a high-pressure space 13 through the gap 11 .

Wie bei jeder Kolbenpumpe oszilliert der Kolben 9 in der Zylinderbohrung 7, was in Fig. 1 durch den Doppelpfeil 15 angedeutet ist. In der in Fig. 1 dargestellten Position des Kolbens 9 hat dieser den oberen Totpunkt erreicht. In dieser Position ist der Druck im Hochdruckraum 13 maximal. Ein- und Auslassventile, welche das Zu- und Abströmen einer in Fig. 1 nicht dargestellten Flüssigkeit in und aus dem Hochdruckraum 13 steuern, sind in Fig. 1 nicht dargestellt. As with any piston pump, the piston 9 oscillates in the cylinder bore 7 , which is indicated in FIG. 1 by the double arrow 15 . In the position of the piston 9 shown in FIG. 1, it has reached the top dead center. In this position, the pressure in the high-pressure chamber 13 is at a maximum. Inlet and outlet valves which control the inflow and outflow of a liquid (not shown in FIG. 1) into and out of the high-pressure chamber 13 are not shown in FIG. 1.

Wenn der Kolben 9 den oberen Totpunkt erreicht, wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Stirnfläche 17 des Kolbens 9 gleichauf mit einer zweiten Stirnfläche 19, welche ebenso wie die Stirnfläche 17 des Kolbens 9 den Hochdruckraum 13 begrenzt. In die zweite Stirnfläche 19 ist ein Einstich 21 eingearbeitet. Der Einstich 21 steht hydraulisch mit dem Hochdruckraum 13 in Verbindung, so dass in dem Einstich 21 der gleich Druck wie im Hochdruckraum 13 herrscht. Im Ergebnis wird somit die Zylinderbohrung 7 im Bereich der zweiten Stirnfläche 19 zu beiden Seiten mit dem gleichen Druck beaufschlagt, so dass eine Aufweitung der Zylinderbohrung 7 im Bereich der zweiten Stirnfläche 19aufgrund des auf die Zylinderbohrung 7 wirkenden Drucks kompensiert wird. When the piston 9 reaches the top dead center, as shown in FIG. 1, the end face 17 of the piston 9 is level with a second end face 19 which, like the end face 17 of the piston 9, delimits the high-pressure space 13 . A recess 21 is worked into the second end face 19 . The recess 21 is hydraulically connected to the high-pressure chamber 13 , so that the same pressure as in the high-pressure chamber 13 prevails in the recess 21 . As a result, the cylinder bore 7 in the region of the second end face 19 is subjected to the same pressure on both sides, so that an expansion of the cylinder bore 7 in the region of the second end face 19 is compensated for due to the pressure acting on the cylinder bore 7 .

Da die Umfangsfläche 23 im Bereich des Einstichs 21 größer ist als im Bereich der Zylinderbohrung 7, kann sogar eine Überkompensation erfolgen. Dies bedeutet, dass mit zunehmenden Druck im Hochdruckraum 13 der Spalt 11 zwischen Kolben 9 und Zylinderbohrung 7 im Bereich der zweiten Stirnfläche 19 abnimmt. Infolgedessen wird gerade beim Auftreten höchster Drücke im Hochdruckraum 13 die Leckage besonders wirksam verringert. Since the peripheral surface 23 is larger in the area of the recess 21 than in the area of the cylinder bore 7 , overcompensation can even take place. This means that the gap 11 between the piston 9 and the cylinder bore 7 in the region of the second end face 19 decreases with increasing pressure in the high-pressure chamber 13 . As a result, the leakage is particularly effectively reduced when the highest pressures occur in the high-pressure chamber 13 .

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hochdruckelements 1 ebenfalls im Teilschnitt dargestellt. Gleiche Bauteile werden mit den gleichen Bezugszeichen versehen und es gilt das betreffend Fig. 1 Gesagte entsprechend. Der wesentliche Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Zylinderbuchse 5 bei diesem Ausführungsbeispiel im Gehäuse 3 festgespannt ist. Dies geschieht durch einen Absatz 25 an der Zylinderbuchse 5, welcher gegen das Gehäuse 3 über einen Deckel 27 und eine in das Gehäuse 3 eingedrehte Schraube 29 bewerkstelltigt wird. Die hydraulischen Eigenschaften dieses zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hochdruckelments 1 entsprechen weitestgehend denen des ersten Ausführungsbeispiels. In FIG. 2, a second embodiment is a high-pressure element 1 according to the invention also shown in partial section. The same components are provided with the same reference numerals and what has been said regarding FIG. 1 applies accordingly. The main difference between the first and the second embodiment is that the cylinder liner is clamped in this embodiment, in the housing 3. 5 This is done by a shoulder 25 on the cylinder sleeve 5 , which is brought about against the housing 3 via a cover 27 and a screw 29 screwed into the housing 3 . The hydraulic properties of this second exemplary embodiment of a high-pressure element 1 according to the invention largely correspond to those of the first exemplary embodiment.

In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hochdruckelements 1 dargestellt. Auf hier wurden wieder die gleichen Bezugszeichen verwendet und es wird auf das zuvor Gesagte verwiesen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Zylinderbohrung 7 direkt ins Gehäuse 3 eingearbeitet. Um eine hydraulische Verbindung zwischen Hochdruckraum 13 und eine dem Einstich 21 zu ermöglichen ist im Gehäuse 3 die zweite Stirnfläche 19 eingearbeitet. Um die Zugänglichkeit der zweiten Stirnfläche 19 zum Einarbeiten des Einstichs 21 zu gewährleisten, ist der Hochdruckraum 13 im wesentlichen in einen Deckel 27, der in das Gehäuse 3 eingeschraubt wird, eingearbeitet. Eventuell notwendige Dichtelemente zwischen Deckel 27 und Gehäuse 3 sind in Fig. 3 nicht dargestellt. FIG. 3 shows a third exemplary embodiment of a high-pressure element 1 according to the invention. The same reference numerals have been used here again and reference is made to what has been said above. In this embodiment, the cylinder bore 7 is machined directly into the housing 3 . In order to enable a hydraulic connection between the high-pressure chamber 13 and the recess 21 , the second end face 19 is incorporated in the housing 3 . In order to ensure the accessibility of the second end face 19 for incorporating the recess 21 , the high-pressure chamber 13 is essentially incorporated into a cover 27 which is screwed into the housing 3 . Possibly necessary sealing elements between cover 27 and housing 3 are not shown in FIG. 3.

Sämtliche Merkmale der Figuren, der Beschreibung und den Patentansprüchen können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. All features of the figures, the description and the Claims can be made both individually and in any combination essential to the invention his.

Claims

1. High-pressure element for injection systems of internal combustion engines, with a cylinder bore ( 7 ) and a piston ( 9 ) guided in the cylinder bore ( 7 ), the cylinder bore ( 7 ) and an end face ( 17 ) of the piston ( 9 ) having a high-pressure chamber ( 13 ) limit, characterized in that the high-pressure space ( 13 ) is delimited by a second end face ( 19 ) adjoining the cylinder bore ( 7 ), and in the second end face ( 19 ) a recess ( 21 ) running parallel and concentric to the cylinder bore ( 7 ) ) is incorporated.

2. High-pressure element according to claim 1, characterized in that the second end face ( 19 ) at the top dead center of the piston ( 9 ) is approximately in line with the end face ( 17 ) of the piston ( 9 ).

3. High-pressure element according to claim 1 or 2, characterized in that the cylinder bore ( 7 ) is part of a cylinder liner ( 5 ).

4. High-pressure element according to claim 3, characterized in that the cylinder sleeve ( 5 ) is pressed into a housing ( 3 ) or braced with it.

5. High-pressure element according to one of the preceding claims, characterized in that the high-pressure element ( 1 ) is part of a piston pump, in particular a high-pressure fuel pump.

6. High-pressure element according to claim 5, characterized in that the high-pressure element ( 1 ) is part of a radial piston pump, axial piston pump or in-line piston pump.

7. High-pressure element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the high-pressure element ( 1 ) is part of a pump nozzle or a pump-line nozzle.