DE10305011A1

DE10305011A1 - High-pressure pump for an internal combustion engine's fuel injection device has a drive shaft to rotate on bearings in a casing

Info

Publication number: DE10305011A1
Application number: DE2003105011
Authority: DE
Inventors: Klaus Pressel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2004-08-19

Abstract

Pump elements (14,15) on a drive shaft's (DS) (12) periphery lie in a common surface plane radially adjacent to the DS's axis (13) of rotation. These pump elements each have a pump piston (PP) (28) driven by the DS with a lifting motion. The PP restricts each pump operating area, into which fuel is sucked during the PP's intake stroke, and out of which fuel is fed during the PP's feed stroke.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.The invention is based on one High pressure pump for a fuel injection device of an internal combustion engine the type of claim 1.

Eine solche Hochdruckpumpe ist durch die DE 198 29 548 A1 bekannt. Diese Hochdruckpumpe weist ein Gehäuse auf, in dem ein Antriebswelle drehbar gelagert ist. Über den Umfang der Antriebswelle verteilt sind mehrere Pumpenelemente im Gehäuse angeordnet, die in einer gemeinsamen zumindest annähernd radial zur Drehachse der Antriebswelle angeordneten Ebene liegen. Die Pumpenelemente weisen jeweils einen durch die Antriebswelle in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben auf, der jeweils einen Pumpenarbeitsraum begrenzt. Beim Saughub des jeweiligen Pumpenkolbens wird in den Pumpenarbeitsraum Kraftstoff angesaugt und beim Förderhub des jeweiligen Pumpenkolbens wird durch diesen Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum verdrängt. Durch die Hochdruckpumpe muss eine durch die Auslegung der Brennkraftmaschine und die hierdurch bedingte Auslegung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung bestimmte Kraftstoffmenge mit einem bestimmten Druck gefördert werden. Um eine hohe Kraftstoffördermenge zu erreichen und einen hohen Druck zu erzeugen müssen die Pumpenelemente ausreichend gross dimensioniert und in grosser Anzahl vorgesehen werden. Bei der bekannten Hochdruckpumpe ist jedoch die Dimensionierung und die Anzahl der Pumpenelemente begrenzt; die im Gehäuse untergebracht werden können.Such a high pressure pump is through the DE 198 29 548 A1 known. This high-pressure pump has a housing in which a drive shaft is rotatably mounted. Distributed over the circumference of the drive shaft, a plurality of pump elements are arranged in the housing, which lie in a common plane arranged at least approximately radially to the axis of rotation of the drive shaft. The pump elements each have a pump piston which is driven by the drive shaft in a stroke movement and which in each case delimits a pump working space. During the suction stroke of the respective pump piston, fuel is drawn into the pump work chamber and during the delivery stroke of the respective pump piston, fuel is displaced from the pump work chamber by this. The high-pressure pump must be used to deliver a fuel quantity determined by the design of the internal combustion engine and the resulting design of the fuel injection device at a specific pressure. In order to achieve a high fuel delivery rate and to generate a high pressure, the pump elements must be dimensioned sufficiently large and provided in large numbers. In the known high-pressure pump, however, the dimensions and the number of pump elements are limited; that can be accommodated in the housing.

Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Anzahl der Pumpenelemente und damit die Kraftstoffördermenge und der erzeugte Druck erhöht werden kann, wobei der Bauraum der Hochdruckpumpe nur in axialer Richtung etwas vergrössert wird.The high pressure pump according to the invention with the features according to claim 1 has in contrast the advantage that the number of pump elements and thus the fuel delivery rate and the pressure generated increases can be, the space of the high pressure pump only in the axial Direction slightly enlarged becomes.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe angegeben. Die Ausbildung gemäß den Ansprüchen 2 bis 4 ermöglicht eine gleichmäßige Förderung durch die Hochdruckpumpe und damit eine geringe Belastung der Antriebswelle sowie geringe Druckpulsationen am Auslass der Hochdruckpumpe. Die Ausbildung gemäß Anspruch 5 ermöglicht eine Steigerung der Kraftstoffördermenge, indem die Pumpenelementgruppen parallel zueinander fördern. Die Ausbildung gemäß Anspruch 6 ermöglicht eine Steigerung des erzeugten Drucks, indem die Pumpenelementgruppen in Reihe fördern und jeweils eine Pumpenelementgruppe zur nachfolgenden Pumpenelementgruppe fördert. Die Ausbildung gemäß Anspruch 7 ermöglicht eine Verringerung der Baulänge der Hochdruckpumpe.In the dependent claims are advantageous refinements and developments of the high-pressure pump according to the invention specified. The training according to claims 2 to 4 enables even funding due to the high pressure pump and thus a low load on the drive shaft as well as low pressure pulsations at the outlet of the high pressure pump. The Training according to claim 5 enables an increase in fuel delivery, by pumping the pump element groups parallel to each other. The Training according to claim 6 enables an increase in the pressure generated by the pump element groups promote in series and one pump element group each to the subsequent pump element group promotes. The training according to claim 7 enables a reduction in overall length the high pressure pump.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine Hochdruckpumpe in einem Längsschnitt, 2 die Hochdruckpumpe in einem Querschnitt entlang Linie II-II in 1 und 3 eine modifizierte Ausführung der Hochdruckpumpe.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it 1 a high-pressure pump in a longitudinal section, 2 the high pressure pump in a cross section along line II-II in 1 and 3 a modified version of the high pressure pump.

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

In den 1 bis 3 ist eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Durch die Hochdruckpumpe wird dabei Kraftstoff unter Hochdruck von bis über 2000 bar gefördert, beispielsweise in einen Speicher 8, aus dem Kraftstoff zur Einspritzung an der Brennkraftmaschine entnommen wird. Die Hochdruckpumpe weist ein Gehäuse 10 auf, in dem eine Antriebswelle 12 um eine Achse 13 drehbar gelagert ist. Im Gehäuse 10 sind mehrere Pumpenelemente 14,15 angeordnet, die durch die Antriebswelle 12 angetrieben werden. Die Pumpenelemente 14,15 bilden mehrere Pumpenelementgruppen, wobei beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Pumpenelementgruppen 16,18 vorgesehen sind. Die Pumpenelementgruppen 16,18 sind in Richtung der Drehachse 13 der Antriebswelle 12 nebeneinander angeordnet und die Pumpenelemente 14,15 einer Pumpenelementgruppe 16,18 sind jeweils in einer zumindest annähernd radial zur Drehachse 13 liegenden Ebene 17 bzw. 19 angeordnet. Jede Pumpenelementgruppe 16,18 weist mehrere über den Umfang der Antriebswelle 12 verteilt angeordnete Pumpenelemente 14,15 auf, wobei die Anzahl der Pumpenelemente 14,15 bei beiden Pumpenelementgruppen 16,18 vorzugsweise gleich ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist jede Pumpenelementgruppe 16,18 jeweils drei Pumpenelemente 14 bzw. 15 auf, die gleichmäßig über den Umfang der Antriebswelle 12 verteilt angeordnet sind. Die Pumpenelemente 15 der Pumpenelementgruppe 18 sind bezüglich den Pumpenelementen 14 der Pumpenelementgruppe 16 in Umfangsrichtung versetzt angeordnet, vorzugsweise derart dass diese auf Lücke zueinander angeordnet sind und einen Winkel von etwa 60° einschliessen. Bei einer beliebigen Anzahl n von Pumpenelementen 14,15 je Pumpenelementgruppe 16,18 sind diese um einen Winkel von 180°/n zueinander versetzt angeordnet. Die in Umfangsrichtung versetzte Anordnung der Pumpenelemente 14,15 ist in 2 dargestellt. In 1 sind die Pumpenelemente 15 der Pumpenelementgruppe 18 um 60° verdreht dargestellt, so dass diese in der Zeichenebene liegen.In the 1 to 3 A high-pressure pump for a fuel injection device of an internal combustion engine, for example of a motor vehicle, is shown. The high-pressure pump delivers fuel under high pressure of up to over 2000 bar, for example into a storage tank 8th , from which fuel is taken for injection on the internal combustion engine. The high pressure pump has a housing 10 on where a drive shaft 12 around an axis 13 is rotatably mounted. In the housing 10 are several pump elements 14 . 15 arranged by the drive shaft 12 are driven. The pump elements 14 . 15 form several pump element groups, two pump element groups in the exemplary embodiment shown 16 . 18 are provided. The pump element groups 16 . 18 are in the direction of the axis of rotation 13 the drive shaft 12 arranged side by side and the pump elements 14 . 15 a pump element group 16 . 18 are each in an at least approximately radial to the axis of rotation 13 lying level 17 respectively. 19 arranged. Each pump element group 16 . 18 has several on the circumference of the drive shaft 12 distributed pump elements 14 . 15 on, the number of pump elements 14 . 15 with both pump element groups 16 . 18 is preferably the same. In the illustrated embodiment, each pump element group has 16 . 18 three pump elements each 14 respectively. 15 on that evenly over the circumference of the drive shaft 12 are distributed. The pump elements 15 the pump element group 18 are regarding the pump elements 14 the pump element group 16 arranged offset in the circumferential direction, preferably such that they are arranged in a gap with respect to one another and enclose an angle of approximately 60 °. With any number n of pump elements 14 . 15 per pump element group 16 . 18 they are offset from each other by an angle of 180 ° / n. The circumferentially offset arrangement of the pump elements 14 . 15 is in 2 shown. In 1 are the pump elements 15 of the pumps element group 18 shown rotated by 60 ° so that they lie in the drawing plane.

Bei der Ausführung der Hochdruckpumpe gemäß 1 sind die Pumpenelementgruppen 16,18 in Richtung der Drehachse 13 der Antriebswelle 12 so weit zueinander versetzt angeordnet, dass die Pumpenelementgruppe 18 erst nach der Pumpenelementgruppe 16 anschliessend angeordnet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Pumpenelementgruppe 18 zwar in Richtung der Drehachse 13 zur Pumpenelementgruppe 16 versetzt angeordnet ist, sich jedoch teilweise auch mit der Pumpenelementgruppe 16 überdeckt, wie dies in 3 gezeigt ist, in der die Hochdruckpumpe in einer Ansicht senkrecht zur Drehachse 13 der Antriebswelle 12 dargestellt ist. Diese Ausbildung ist durch die in Umfangsrichtung versetzte Anordnung der Pumpenelemente 15 der Pumpenelementgruppe 18 gegenüber den Pumpenelementen 14 der Pumpenelementgruppe 16 möglich und ermöglicht eine geringe Baulänge der Hochdruckpumpe in Richtung der Drehachse 13.When executing the high pressure pump according to 1 are the pump element groups 16 . 18 in the direction of the axis of rotation 13 the drive shaft 12 arranged so far from each other that the pump element group 18 only after the pump element group 16 is then arranged. It can also be provided that the pump element group 18 in the direction of the axis of rotation 13 to the pump element group 16 is arranged offset, but also partially with the pump element group 16 covered like this in 3 is shown, in which the high pressure pump in a view perpendicular to the axis of rotation 13 the drive shaft 12 is shown. This design is due to the arrangement of the pump elements offset in the circumferential direction 15 the pump element group 18 opposite the pump elements 14 the pump element group 16 possible and allows a small overall length of the high pressure pump in the direction of the axis of rotation 13 ,

Die Antriebswelle 12 weist zwei in axialer Richtung zueinander versetzte exzentrisch zu ihrer Drehachse 13 ausgebildete Wellenabschnitte 20,22 auf, auf denen jeweils ein Ring 24,26 drehbar gelagert ist. Die Pumpenelemente 14,15 weisen jeweils einen Pumpenkolben 28 auf, der in einer zumindest annähernd radial zur Drehachse 13 der Antriebswelle 12 verlaufenden Zylinderbohrung 30 verschiebbar dicht geführt ist. Der Pumpenkolben 28 jedes Pumpenelements 14,15 stützt sich mit seinem Kolbenfuß über einen Stössel 29 am Ring 24 bzw. 26 ab. Der Kolbenfuß und der Stössel 29 kann dabei durch eine Feder 32, die sich einerseits am Gehäuse 10 und andererseits am Stössel 29 abstützt, in Anlage am Ring 24 bzw 26 gehalten werden. Der Ring 24,26 weist jeweils entsprechend der Anzahl der Pumpenelemente 14,15 einer Pumpenelementgruppe 16,18 in seinem Umfang mehrere Abflachungen 25,27 auf, an denen die Stössel 29 anliegen. Bei einer Drehung der Antriebswelle 12 drehen sich die Ringe 24,26 nicht mit, sondern führen im wesentlichen nur eine etwa radiale Bewegung aus.The drive shaft 12 has two offset in the axial direction to each other eccentrically to their axis of rotation 13 trained shaft sections 20 . 22 on each of which a ring 24 . 26 is rotatably mounted. The pump elements 14 . 15 each have a pump piston 28 on that in an at least approximately radial to the axis of rotation 13 the drive shaft 12 running cylinder bore 30 is slidably guided. The pump piston 28 each pump element 14 . 15 supports itself with its piston foot over a plunger 29 on the ring 24 respectively. 26 from. The piston foot and the plunger 29 can be done by a spring 32 on the one hand on the housing 10 and on the other hand on the pestle 29 supports, in contact with the ring 24 respectively 26 being held. The ring 24 . 26 points according to the number of pump elements 14 . 15 a pump element group 16 . 18 several flattened areas 25 . 27 on which the pestle 29 issue. When the drive shaft rotates 12 the rings turn 24 . 26 not with, but essentially only execute an approximately radial movement.

Durch den jeweiligen Pumpenkolben 28 wird ein Pumpenarbeitsraum 36 begrenzt, der durch ein in den Pumpenarbeitsraum 36 öffnendes Einlassventil 38 mit einem Kraftstoffzulauf 37 verbindbar ist. Der Pumpenarbeitsraum 36 weist ausserdem ein aus dem Pumpenarbeitsraum 36 öffnendes Auslassventil 40 auf. Bei der Rotation der Antriebswelle 12 wird der Pumpenkolben 28 über den jeweiligen exzentrischen Wellenabschnitt 20,22 der Antriebswelle 12 und den jeweiligen Ring 24,26 in einer Hubbewegung angetrieben. Wenn der Pumpenkolben 28 sich radial nach innen bewegt, so führt dieser einen Saughub aus, wobei das Einlassventil 38 geöffnet ist, so dass Kraftstoff aus dem Kraftstoffzulauf 37 in den Pumpenarbeitsraum 36 einströmt, während das Auslassventil 40 geschlossen ist. Wenn der Pumpenkolben 28 sich radial nach außen bewegt, so führt dieser einen. Förderhub aus, wobei das Einlassventil 38 geschlossen ist und der vom Pumpenkolben 28 verdichtete Kraftstoff durch das geöffnete Auslassventil 40 unter hohem Druck aus dem Pumpenarbeitsraum 36 verdrängt wird.Through the respective pump piston 28 becomes a pump work room 36 limited by one in the pump work room 36 opening inlet valve 38 with a fuel supply 37 is connectable. The pump work room 36 also shows one from the pump work room 36 opening exhaust valve 40 on. When the drive shaft rotates 12 becomes the pump piston 28 over the respective eccentric shaft section 20 . 22 the drive shaft 12 and the respective ring 24 . 26 driven in one stroke. If the pump piston 28 moves radially inward, this performs a suction stroke, the inlet valve 38 is open so that fuel from the fuel inlet 37 in the pump work room 36 flows in while the exhaust valve 40 closed is. If the pump piston 28 moves radially outwards, this leads one. Delivery stroke out, with the inlet valve 38 is closed and that of the pump piston 28 compressed fuel through the open exhaust valve 40 under high pressure from the pump work room 36 is ousted.

Vorzugsweise sind alle Pumpenelemente 14,15 identisch ausgebildet und sind jeweils als in das Gehäuse 10 eingefügter Einsatz ausgebildet. Die exzentrischen Wellenabschnitte 20,22 der Antriebswelle 12 und die Pumpenelemente 14,15 der beiden Pumpenelementgruppen 16,18 sind derart angeordnet, dass bei einer Umdrehung der Antriebswelle 12 Saughübe und Förderhübe der Pumpenkolben 28 in gleichmäßigen Abständen voneinander ergeben.All pump elements are preferably 14 . 15 are identical and are each as in the housing 10 inserted insert trained. The eccentric shaft sections 20 . 22 the drive shaft 12 and the pump elements 14 . 15 of the two pump element groups 16 . 18 are arranged such that when the drive shaft rotates 12 Suction strokes and delivery strokes of the pump pistons 28 result in equal distances from each other.

Es kann vorgesehen sein, dass die Pumpenarbeitsräume 36 der Pumpenelemente 14 der ersten Pumpenelementgruppe 16 und der Pumpenelemente 15 der zweiten Pumpenelementgruppe 18 über den Kraftstoffzulauf 37 mit einem Niederdruckbereich, beispielsweise einer Förderpumpe 42 verbunden sind, durch die Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 44 gefördert wird. Beim Saughub der Pumpenkolben 28 der Pumpenelemente 14,15 saugen diese Kraftstoff über den Kraftstoffzulauf von der Förderpumpe 42 in die Pumpenarbeitsräume 36 an. Beim Förderhub der Pumpenkolben 28 der Pumpenelemente 14,15 verdrängen diese Kraftstoff aus den Pumpenarbeitsräumen 36 in einen gemeinsamen Auslass, von dem der Kraftstoff in den Speicher 8 gelangt. Bei dieser Ausbildung der Hochdruckpumpe kann eine grosse Kraftstoffmenge in den Speicher 16 gefördert werden.It can be provided that the pump work rooms 36 of the pump elements 14 the first pump element group 16 and the pump elements 15 the second pump element group 18 about the fuel supply 37 with a low pressure area, for example a feed pump 42 are connected by the fuel from a fuel tank 44 is promoted. During the suction stroke of the pump pistons 28 of the pump elements 14 . 15 suck this fuel through the fuel supply from the feed pump 42 into the pump work rooms 36 on. During the delivery stroke of the pump pistons 28 of the pump elements 14 . 15 displace this fuel from the pump work rooms 36 into a common outlet from which the fuel enters the store 8th arrives. With this design of the high pressure pump, a large amount of fuel can be stored in the memory 16 be promoted.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass nur die Pumpenarbeitsräume 36 der Pumpenelemente 14 der ersten Pumpenelementgruppe 16 über den Kraftstoffzulauf 37 Kraftstoff von der Förderpumpe 42 ansaugen. Der Auslass der Pumpenelemente 14 der ersten Pumpenelementgruppe 16 ist dabei mit dem Kraftstoffzulauf der Pumpenelemente 15 der zweiten Pumpenelementgruppe 18 verbunden. Der Auslass der Pumpenelemente 15 der zweiten Pumpenelementgruppe 18 ist mit dem Speicher 8 verbunden. Durch die Pumpenelemente 14 der ersten Pumpenelementgruppe 16 wird der geförderte Kraftstoff von dem durch die Förderpumpe 42 erzeugten Druckniveau auf ein erstes erhöhtes Druckniveau verdichtet und durch die Pumpenelemente 15 der zweiten Pumpenelementgruppe 18 wird der Kraftstoff vom ersten Druckniveau auf ein nochmals erhöhtes zweites Druckniveau verdichtet, das auch im Speicher 8 herrscht. Bei dieser Ausbildung der Hochdruckpumpe kann somit ein hoher Druck im Speicher 8 erzeugt werden.Alternatively, it can also be provided that only the pump work rooms 36 of the pump elements 14 the first pump element group 16 about the fuel supply 37 Fuel from the feed pump 42 suck. The outlet of the pump elements 14 the first pump element group 16 is with the fuel supply of the pump elements 15 the second pump element group 18 connected. The outlet of the pump elements 15 the second pump element group 18 is with memory 8th connected. Through the pump elements 14 the first pump element group 16 is the fuel delivered by the through the feed pump 42 generated pressure level compressed to a first increased pressure level and by the pump elements 15 the second pump element group 18 the fuel is compressed from the first pressure level to a further increased second pressure level, which is also in the accumulator 8th prevails. With this design of the high-pressure pump, a high pressure in the accumulator can thus 8th be generated.

Claims

High-pressure pump for a fuel injection device of an internal combustion engine, with a housing ( 10 ) in which a drive shaft ( 12 ) is rotatably mounted, with several over the scope of the To drive shaft ( 12 ) distributed, in a common at least approximately radial to the axis of rotation ( 13 ) the drive shaft ( 12 ) arranged level ( 17 . 19 ) lying pump elements ( 14 . 15 ), one each through the drive shaft ( 12 ) pump piston driven in one stroke ( 28 ), each with a pump work space ( 36 ) limited in the suction stroke of the pump piston ( 28 ) Fuel is sucked in and from which during the delivery stroke of the pump piston ( 28 ) Fuel is displaced, characterized in that at least two pump element groups ( 16 . 18 ) with several pump elements each ( 14 . 15 ) in the direction of the axis of rotation ( 13 ) the drive shaft ( 12 ) are staggered.

High-pressure pump according to claim 1, characterized in that the pump elements ( 14 ) a pump element group ( 16 ) regarding the pump elements ( 15 ) another pump element group arranged next to this ( 18 ) are arranged offset in the circumferential direction.

High-pressure pump according to claim 1 or 2, characterized in that the pump element groups ( 16 . 18 ) the same number of pump elements ( 14 . 15 ) exhibit.

High-pressure pump according to claim 3, characterized in that the pump elements ( 14 . 15 ) two groups of pump elements arranged side by side ( 16 . 18 ) are offset from each other by an angle of 180 ° / n, where n is the number of pump elements ( 14 . 15 ) is.

High-pressure pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pump elements ( 14 . 15 ) of the pump element groups ( 16 . 18 ) from a common fuel feed ( 37 ) Intake fuel and feed it into a common fuel outlet.

High-pressure pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pump elements ( 14 ) a first pump element group ( 16 ) via a fuel feed ( 37 ) draw fuel from a low pressure area and into the fuel supply of the pump elements ( 15 ) a pump element group arranged next to it ( 18 ) and that the pump elements ( 15 ) of the last pump element group ( 18 ) into a fuel outlet.

High-pressure pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pump element groups ( 16 . 18 ) in the direction of the axis of rotation ( 13 ) the drive shaft ( 12 ) partially cover.