DE10212871A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem Pumpengehäuse mit einer Bohrung zur Aufnahme eines Pumpenzylinders, in dem ein Pumpenkolben verlagerbar angeordnet ist, dessen eine Stirnfläche unter Zuordnung einer Druckfeder mit einem Nocken einer Nockenwelle in Wirkverbindung steht und dessen andere Stirnfläche einen Zylinderraum begrenzt, der über ein Einlassventil mit Kraftstoff versorgt wird, wobei der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff über ein Auslassventil zur Einspritzeinheit gefördert wird, während der abgesteuerte Kraftstoff über einen Absteuerraum in einen vor dem Einlassventil angeordneten Strömungsabschnitt zurückgeführt wird. Es wird die Aufgabe gelöst, eine solche Kraftstoffeinspritzpumpe zu schaffen, bei der in jedem Betriebszustand Druckpulsationen im Verbindungskanal zwischen dem Absteuerraum und dem vor dem Einlassventil angeordneten Strömungsabschnitt weitgehend abgebaut werden. Dies wird erreicht, indem die Verbindung zwischen dem Absteuerraum (9) und dem Strömungsabschnitt (13) vor dem Einlassventil (6) zumindest teilweise flexibel ausgestaltet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem Pumpengehäuse mit einer Bohrung zur Aufnahme eines Pumpenzylinders, in dem ein Pumpenkolben verlagerbar angeordnet ist, dessen eine Stirnfläche unter Zuordnung einer Druckfeder mit einem Nocken einer Nockenwelle in Wirkverbindung steht und dessen andere Stirnfläche einen Zylinderraum begrenzt, der über ein Einlassventil mit Kraftstoff versorgt wird, wobei der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff über ein Auslassventil zur Einspritzeinheit gefördert wird, während der abgesteuerte Kraftstoff über einen Absteuerraum in einen, vor dem Einlassventil angeordneten Strömungsabschnitt zurückgeführt wird.
  • Brennkraftmaschinen werden zunehmend als Einspritzmotoren konzipiert, wobei insbesondere Common-Rail-Einspritzsysteme eine wesentliche Verbesserung der Verbrauchs- und Abgasparameter ermöglichen. Für die Kraftstoffversorgung solcher Brennkraftmaschinen sind Einzylinder-Hochdruckpumpen geeignet, die z. B. aus DE 199 37 802 A1 oder DE 199 38 504 A1 bekannt sind. Diese Hochdruckpumpen umfassen ein Pumpengehäuse, das im Gehäuse der zugeordneten Brennkraftmaschine befestigt wird. In einer Bohrung des Pumpengehäuses wird ein Pumpenzylinder eingesetzt, in dem wiederum der Pumpenkolben hin und her bewegbar aufgenommen wird. Die eine Stirnfläche des Pumpenkolbens ist unter Zuordnung einer Druckfeder gegen einen Nocken einer Nockenwelle vorgespannt, während die andere Stirnfläche einen Zylinderraum begrenzt. Der Zylinderraum wird über ein Einlassventil mit Kraftstoff versorgt. Der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff wird über ein Auslassventil zum Rail gefördert.
  • Derartige Hochdruckpumpen haben sich grundsätzlich bewährt. Nachteilig ist allerdings, dass der abgesteuerte Kraftstoff aus dem Kompressionsraum über einen lediglich kurzen Strömungsweg in den Vorlauf zurückgeführt wird. Die Absteuerung erfolgt vorzugsweise mit einer Mengensteuerung unter Verwendung eines Magnetventils. Das Magnetventil gibt (z. B. nach Erreichen des erforderlichen Raildruckes) einen Absteuerraum frei, der im Pumpengehäuse ausgestaltet ist. Dieser Absteuerraum steht über einen Kanal mit einer, ebenfalls im Pumpengehäuse ausgestalteten Kammer in Wirkverbindung, die im Vorlauf, d. h., im Strömungsweg vor dem Einlassventil angeordnet ist. Da zwischen dem Absteuerraum und der Kammer nur wenig freier Bauraum verfügbar ist, kann auch der Verbindungskanal zwischen diesen beiden Bauteilen lediglich gering dimensioniert werden und weist somit zwangsläufig ein kleines Volumen auf. Dies ist jedoch zumindest bei schnellen bzw. bei sich kurzzeitig mehrfach ändernden Lastwechseln der Brennkraftmaschine problematisch. In solchen Betriebszuständen können im Verbindungskanal zwischen dem Absteuerraum und dem vor dem Einlassventil angeordneten Strömungsabschnitt erhebliche Druckpulsationen auftreten, welche sowohl die Zuführung von Kraftstoff zum Einlassventil als auch dessen Arbeitsweise und letztlich die Funktionsfähigkeit des gesamten Einspritzsystems beeinträchtigen. Deshalb werden Druckschwingungsdämpfer mit einer Feder eingesetzt, mit denen die Druckpulsationen grundsätzlich vermindert werden können. Allerdings können derartige Druckschwingungsdämpfer nur für einen bestimmten Vordruck ausgelegt werden, so dass eine Anpassung für ein breites Parameterfeld nicht möglich ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen zu schaffen, bei der in jedem Betriebszustand Druckpulsationen im Verbindungskanal zwischen dem Absteuerraum und dem, vor dem Einlassventil angeordneten Strömungsabschnitt weitgehend abgebaut werden. Dies soll insbesondere erreicht werden, indem bei unveränderter Baugröße der Kraftstoffeinspritzpumpe das für den Rücklauf des Kraftstoffes verfügbare Volumen erhöht und gleichzeitig der Rücklaufweg des Kraftstoffes verlängert wird.
  • Die Aufgabe wird gelöst, indem die Verbindung zwischen dem Absteuerraum und dem Strömungsabschnitt vor dem Einlassventil zumindest teilweise flexibel ausgestaltet ist. Hierfür wird vorgeschlagen, dass vom Absteuerraum ein Kanal abzweigt, der an der Aussenseite des Pumpengehäuses mündet und der mit einem flexiblen Leitungsabschnitt verbunden ist, der in einen Kanal mündet, der mit dem Kraftstoffzulauf verbunden ist. Für die flexible Leitung wird vorzugsweise ein handelsüblicher Kraftstoffschlauch verwendet.
  • Die vorgeschlagene Kraftstoffeinspritzpumpe ist grundsätzlich für verschiedenartige Konstruktionen von Brennkraftmaschinen geeignet. Die bevorzugte Anwendung sind jedoch Einspritzsysteme mit Einzylinder-Hochdruckpumpen. Der wesentliche Vorteil besteht darin, dass kritische Druckpulsationen im Niederdruckbereich der Einspritzpumpe vermieden werden, weil durch die zumindest abschnittsweise flexible Verbindung von Kompressionsraum und Vorlauf der Druck im Vorlauf dem Bedarf entsprechend variiert werden kann. Gleichzeitig wird vor dem Einlassventil ein zusätzlicher Volumenspeicher für den nächsten Saughub geschaffen. Somit wird in jedem Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Funktionsfähigkeit des Einspritzsystems ohne Einschränkung gewährleistet.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben, wobei lediglich die Bauteile der Einspritzpumpe benannt werden, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung wesentlich sind:
    Die in der Zeichnung dargestellte Kraftstoffeinspritzpumpe weist ein Pumpengehäuse 1 auf. Das Pumpengehäuse 1 ist im Gehäuse einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine eingebaut. Im Pumpengehäuse 1 ist eine Bohrung ausgestaltet, in der Pumpenzylinder 2 aufgenommen wird. In diesem Pumpenzylinder 2 ist ein Pumpenkolben 3 verlagerbar angeordnet. Die in der Zeichnung untere Stirnfläche des Pumpenkolbens 3 steht unter Zuordnung einer Druckfeder 4 mit einem, in der Zeichnung nicht näher dargestellten Nocken einer (ebenfalls nicht näher dargestellten) Nockenwelle in Wirkverbindung. Die andere, in der Zeichnung obere Stirnfläche des Pumpenkolbens 3 begrenzt einen Zylinderraum 5. Der Zylinderraum 5 wird über ein Einlassventil 6 mit Kraftstoff versorgt.
  • Sobald der Pumpenkolben 3 in den Zylinderraum 5 hineinbewegt wird, wird der im Zylinderraum 5 befindliche Kraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt. Dieser mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff wird über ein Auslassventil 7 zum eigentlichen Verbraucher gefördert, z. B. zum Rail eines Common-Rail-Einspritzsystems. Die Absteuerung von nicht benötigtem Kraftstoff erfolgt mittels einer Baugruppe 8 zur Mengensteuerung. Der konstruktive Aufbau und die Wirkungsweise dieser Baugruppe 8 sind im vorliegenden Sachverhalt weitgehend unerheblich. Wesentlich ist lediglich, dass hierbei eine Verbindung vom Zylinderraum 5 zu einem Absteuerraum 9 freigegeben wird, in den der abgesteuerte Kraftstoff strömen kann.
  • Der Absteuerraum 9 ist mit dem Strömungsabschnitt vor dem Einlassventil 6 verbunden. Diese Verbindung ist zumindest teilweise flexibel ausgestaltet. Hierbei wird vorgeschlagen, dass vom Absteuerraum 9 ein Kanal 10 abzweigt, der an der Außenseite des Pumpengehäuses 1 mündet. Der Kanal 10 ist mit einem flexiblen Leitungsabschnitt 11 verbunden. Als flexibler Leitungsabschnitt 11 kann beispielsweise ein handelsüblicher Kraftstoffschlauch verwendet werden. Dieser flexible Leitungsabschnitt 11 mündet wiederum in einen Kanal 12, der mit dem Kraftstoffzulauf 13 verbunden ist. Die konkrete Ausgestaltung der Mündungen der Kanäle 10 und 12 sowie die Anbindung des Leitungsabschnittes 11 an diese Kanäle 10 und 12 kann verschiedenartig erfolgen. Wesentlich ist jedoch, dass bei der beschriebenen Einspritzpumpe der abgesteuerte Kraftstoff nicht direkt und innerhalb des Pumpengehäuses 1 von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite zurückgeführt wird, sondern durch eine teilweise flexible und außerhalb des Pumpengehäuses 1 angeordnete Verbindung. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Pumpengehäuse
    2 Pumpenzylinder
    3 Pumpenkolben
    4 Druckfeder
    5 Zylinderraum
    6 Einlassventil
    7 Auslassventil
    8 Baugruppe zur Mengensteuerung
    9 Absteuerraum
    10 Kanal
    11 flexibler Leitungsabschnitt
    12 Kanal
    13 Kraftstoffzulauf

Claims (3)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem Pumpengehäuse mit einer Bohrung zur Aufnahme eines Pumpenzylinders, in dem ein Pumpenkolben verlagerbar angeordnet ist, dessen eine Stirnfläche unter Zuordnung einer Druckfeder mit einem Nocken einer Nockenwelle in Wirkverbindung steht und dessen andere Stirnfläche einen Zylinderraum begrenzt, der über ein Einlassventil mit Kraftstoff versorgt wird, wobei der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff über ein Auslassventil zur Einspritzeinheit gefördert wird, während der abgesteuerte Kraftstoff über einen Absteuerraum in einen, vor dem Einlassventil angeordneten Strömungsabschnitt zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Absteuerraum (9) und dem Strömungsabschnitt (13) vor dem Einlassventil (6) zumindest teilweise flexibel ausgestaltet ist.
2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vom Absteuerraum (9) ein Kanal (10) abzweigt, der an der Außenseite des Pumpengehäuses (1) mündet und der mit einem flexiblen Leitungsabschnitt (11) verbunden ist, der in einen Kanal (12) mündet, der mit dem Kraftstoffzulauf (13) verbunden ist.
3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als flexible Leitung (11) ein handelsüblicher Kraftstoffschlauch verwendet wird.
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