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Die
Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe für Common-Rail-Einspritzsysteme
mit einem in die Kraftstoffhochdruckpumpe integrierten Hochdruckspeicher.
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Kraftstoffhochdruckpumpen
für Common-Rail-Einspritzsysteme
sind in der Regel als Radialkolbenpumpen ausgebildet. Aus der
DE 102 285 51 A1 der
Anmelderin ist bereits eine Radialkolbenhochdruckpumpe für Common-Rail-Einspritzsysteme mit
einem in die Radialkolbenhochdruckpumpe integrierten Hochdruckspeicher
bekannt. Die Radialkolbenhochdruckpumpe weist ein Gehäuse auf,
in dem eine Antriebswelle geführt
ist. Die Antriebswelle besitzt einen Exenterabschnitt, auf dem ein
Hubring gelagert ist. An dem Hubring stützen sich vorzugsweise mehrere,
bezüglich
der Antriebswelle radial in den Pumpenkörper längs bewegbar geführte Pumpenkolben
ab. Jedem Pumpenkolben ist ein Saugventil sowie ein Druckventil
zugeordnet. Über
das Saugventil wird im Pumpenkolben Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich
zugeführt.
Nach dem Druckaufbau wird der komprimierte Kraftstoff über das
Druckventil abgeleitet und über
eine Hochdruckleitung dem gemeinsamen Hochdruckspeicher (Common-Rail)
zugeführt.
Um eine kompakte Bauweise zu ermöglichen,
ist der Hochdruckspeicher in einem Umfangsbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe
integriert.
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Die
DE 101 18 884 A1 offenbart
einen Hochdruckspeicher innerhalb der Kraftstoffhochdruckpumpe,
der mit Hilfe eines Verschlusstücks
gegenüber
der Umgebung abgedichtet werden ist.
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Bei
einer Integration des Hochdruckspeichers in der Pumpe ist es allerdings
schwierig, die Hochdruckpumpe an verschiedene Motortypen anzupassen.
Für jeden
Motortyp muss daher eine eigene Kraftstoffhochdruckpumpe konstruiert
und hergestellt werden. Das nachträgliche Anpassen des Kraftstoffhochdruck speichers
an die Gegebenheiten ist kaum, oder nur mit erheblichen Aufwand,
möglich.
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Abgesehen
davon ist das Einbringen eines Hochdruckspeichers in das Pumpengehäuse generell
sehr aufwendig und damit teuer.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Kraftstoffhochdruckpumpe für Common-Rail-Einspritzsysteme
mit einem in die Radialkolbenhochdruckpumpe integrierten Hochdruckspeicher
bereitzustellen, dessen Hochdruckspeichervolumen auf einfache und
kostengünstige
Weise verändert
werden kann und der dabei preiswert herzustellen ist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale des unabhängigen
Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Die
Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Hochdruckspeicher
von einer in das Pumpengehäuse
eingebrachten Öffnung
und einem in der Öffnung
angeordneten topfförmigen
Behälter
gebildet wird. Das Herstellen eines solchen Hochdruckspeichers ist
besonders einfach und preiswert. Außerdem kann das Hochdruckspeichervolumen
bei einem solchen Aufbau einfach und kostengünstig verändert werden, in dem lediglich
ein topfförmiger
Behälter
mit einem unterschiedlichen Hochdruckspeichervolumen eingesetzt
wird. Somit kann die Hochdruckpumpe schnell, einfach und kostengünstig an die
jeweiligen Erfordernisse angepasst werden. Es ist nicht notwendig
die Pumpe selbst zu verändern. Es
ist nicht einmal notwendig, die Pumpe zum Umrüsten zu zerlegen.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Öffnung im
Pumpengehäuse sowie
der topfförmige
Behälter
zylinderförmig
ausgebildet sind. Durch die zylinderförmige Ausbildung der Bauteile
ist eine besonders einfache Fertigung, beispielsweise durch Bohren
oder Drehen, möglich.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
die Öffnung
im Pumpengehäuse
ein Innengewinde aufweist und der topfförmige Behälter ein mit dem Innengewinde
korrespondierendes Außengewinde
aufweist. Hierdurch kann der topfförmige Behälter auf einfache Weise, in
das Pumpengehäuse
eingeschraubt werden. Damit vereinfacht sich die Montage erheblich,
wodurch weitere Kosteneinsparungen möglich sind.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
die Öffnung
im Pumpengehäuse
ein Innengewinde aufweist und dass in das Innengewinde eine Schraubhülse einschraubbar
ist, die an einem Bund des topfförmigen
Behälters
anliegt und die den Behälter
im Pumpengehäuse
fixiert. Die Schraubhülse
führt beim
Einschrauben in das Pumpengehäuse
sowohl eine axiale Bewegung als auch eine Drehbewegung um ihre Achse
durch. Der topfförmige
Behälter
wird von der Schraubhülse
jedoch nur in axialer Richtung in das Pumpengehäuse gedrückt. Hierdurch werden am topfförmigen Behälter ausgebildete
Dichtflächen
beim Einschrauben nicht auf einer korrespondierenden Dichtfläche des Pumpengehäuses gedreht
sondern lediglich in axialer Richtung darauf gepresst, wodurch die
Dichtflächen
weniger schnell beschädigt
werden können.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
in der zylinderförmigen Öffnung im
Pumpengehäuse
und/oder auf einer äußeren Mantelfläche des
topfförmigen
Behälters
beziehungsweise der Mantelfläche
der Schraubhülse
eine Entlastungsnut ausgebildet ist, über die ein eventuell zwischen
dem Pumpengehäuse
und dem topfförmigen
Behälter
be ziehungsweise der Schraubhülse austretender
Leckagestrom abführbar
ist. Hierzu ist die Entlastungsnut vorzugsweise über eine Abführleitung
mit dem Tank oder der Saugseite der Pumpe verbunden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgenden anhand der schematischen Zeichnungen
erläutert.
Es zeigt:
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1 den
prinzipiellen Aufbau einer Radialkolbenhochdruckpumpe, mit einem
in die Hochdruckpumpe integrierten Hochdruckspeicher,
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2 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines Hochdruckspeichers wie er in einer Radialkolbenhochdruckpumpe
nach 1 verwendet werden kann,
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3 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines Hochdruckspeichers wie er in einer Hochdruckpumpe nach 1 verwendet
werden kann, und
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4 ein
drittes Ausführungsbeispiel
eines Hochdruckspeichers wie er in einer Radialkolbenhochdruckpumpe
nach 1 verwendet werden kann,
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Elemente
gleicher Konstruktion und Funktion sind dabei Figurübergreifend
mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel der
Kraftstoffhochdruckpumpe. Die Kraftstoffhochdruckpumpe ist dabei
als Radialkolbenpumpe ausgebildet und weist ein Pumpengehäuse 1 auf,
in dem eine Antriebswelle 2 drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 2 ist
als Exenterwelle ausgebildet. Am Außenumfang des Exzenters 17 sind
vorzugsweise drei, in einem Winkel und 120 Grad zueinander angeordnete,
Pumpenkolben 18 angeordnet. Während einer Umdrehung der Antriebswelle 2 führt jeder
Pumpenkolben 18 einen vollständigen Saug- und Kompressionshub durch.
Während
des Saughubs bewegt sich der Zylinderkolben 18 in Richtung
der Antriebswelle 2 und über ein, in 1 nicht
dargestelltes, Saugventil wird dem Zylinderraum Kraftstoff zugeführt. Nachdem
der Zylinderkolben 18 seine untere Endstellung erreicht
hat, erfolgt eine Umkehrung der Bewegungsrichtung und es beginnt
der Kompressionshub. Dabei schließt das Saugventil und der Kraftstoff
wird nachfolgend, während
der Aufwärtsbewegung
des Pumpenkolbens 18, auf einen Druck von bis zu 1800 bar
komprimiert. Beim Erreichen der oberen Endstellung des Pumpenkolbens 18, öffnet das Druckventil 19 und
der komprimierte Kraftstoff strömt aus
dem Zylinderraum, über
eine Hochdruckleitung 20, zu dem gemeinsamen Hochdruckspeicher 4.
Der Hochdruckspeicher wird dabei von einer in das Pumpengehäuse 1 eingebrachten Öffnung 5 und
einem in der Öffnung 5 angeordneten,
topfförmigen
Behälter 6 gebildet.
Das Einbringen der Öffnung 5 kann
dabei auf einfache Weise durch spanende Bearbeitung, beispielsweise
durch Bohren oder Drehen erfolgen. Das Anpassen des Hochdruckspeichervolumens
an verschiedene Motortypen erfolgt durch den Austausch des topfförmigen Behälters 6.
Spezielle Ausgestaltungen des Hochdruckspeichers 4 sind
nachfolgend in den 2 bis 4 näher gezeigt:
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2 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel eines
Kraftstoffhochdruckspeichers 4 wie er in einer Kraftstoffhochdruckpumpe
nach 1 ausgebildet sein kann. Der Kraftstoffhochdruckspeicher 4 wird durch
eine in das Pumpengehäuse 1 eingebrachte Öffnung 5 und
einem in der Öffnung 5 angeordneten topfförmigen Behälter 6 gebildet.
Die Öffnung 5 im Pumpengehäuse 1 weist
ein Innengewinde 7 auf. Der topfförmige Behälter 6 weist an seiner
Mantelfläche ein
korrespondierendes Außengewinde 8 auf.
Hierdurch kann der topfförmige
Behälter 6,
auf besonders einfache Weise, in das Pumpengehäuse 1 eingeschraubt
werden. Um das Einschrauben zu vereinfachen, ist am topfförmige Behälter 4 eine
Schlüsselansatz 21 ausgebildet.
Die offene Stirnseite 13 des topfförmigen Behälters ist als ebene Dichtfläche ausgebildet.
Die Dichtfläche
presst sich beim Einschrauben des topfförmigen Behälters 6, gegen eine
korrespondierende Dichtfläche 14 im
Pumpengehäuse 1.
Hierdurch wird eine Abdichtung des Hochdruckspeichers 4 erzielt.
Um zu verhindern, dass ein möglicher
Leckagestrom über
das Gewinde nach Außen
gelangen kann, ist eine ringförmige
Entlastungsnut 12 vorgesehen. Die Entlastungsnut 12 ist
in der Mantelfläche
der Öffnung 5 ausgebildet.
Alternativ oder zusätzlich kann
auch in der äußeren Mantelfläche des
topfförmigen
Behälters 6 eine
Entlastungsnut ausgebildet sein.
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Der
Leckagestrom von der Entlastungsnut 12, über eine
nicht dargestellte Abführleitung,
zurück in
den Kraftstofftank oder auf die Ansaugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe
geführt.
Hierdurch wird sichergestellt, dass kein Kraftstoff nach außen in die Umgebung
gelangen kann.
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Der
Hochdruckspeicher 4 ist über eine Verbindungsleitung 22 mit
der Hochdruckseite der Kraftstoffhochdruckpumpe verbunden. Die Verbindungsleitung 22 mündet in
dem gezeigten Ausführungsbeispiel,
axial in der Öffnung 5 des
Hochdruckspeichers 4. Hierdurch kann die Verbindungsleitung 22 in
einem Arbeitsschritt mit der Öffnung 5 gebohrt
werden, ohne dass das Pumpengehäuse 1 umgespannt
werden muss. Alternativ kann die Verbindungsleitung 22 auch
in der Mantelfläche
der Öffnung 5 des
Druckspeichers 4 münden.
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Vom
Hochdruckspeicher beziehungsweise der Verbindungsleitung 22 zweigen
eine oder mehrere Leitungen ab, die in einem oder mehreren Hochdruckanschlüssen 23 münden. Die
Hochdruckanschlüsse 23 sind
mit Leitungen verbindbar, die den Hochdruckspeicher 4 mit
den Injektoren einer Brennkraftmaschine verbinden. Dabei ist es
möglich,
dass von der Kraftstoffhoch druckpumpe nur ein Hochdruckanschluss 23 abzweigt
und die Verteilung des Kraftstoffs über einen außerhalb
der Pumpe angeordneten Kraftstoffverteiler erfolgt. Oder es sind
bereits am Pumpengehäuse 1,
eine der Anzahl der Injektoren entsprechende Zahl an Hochdruckanschlüssen 23 ausgebildet,
so dass die einzelnen Leitungen direkt von der Pumpe zu den einzelnen
Injektoren geführt
werden können.
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3 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiels
eines Hochdruckspeichers 4 so wie er in einer Hochdruckpumpe
nach 1 eingesetzt werden kann. Der Hochdruckspeicher 4 entspricht
im wesentlichen dem Hochdruckspeicher wie er bereits in 2 näher beschrieben
wurde. Es wird deshalb nachfolgend nur auf die Unterschiede zu diese
Ausführungsbeispiel
eingegangen.
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Der
wesentliche Unterschied besteht darin, dass die Mantelfläche des
topfförmigen
Behälters 6 im
Bereich der offenen Stirnseite 13, einen Außenkonus 15 aufweist,
der gegen eine, in der Öffnung 5 des Pumpengehäuses 1 ausgebildete,
korrespondierende konische Fläche 16 gepresst
ist. Die konisch ausgebildeten Flächen 15, 16 dienen
dabei zur Abdichtung des Hochdruckspeichers 4. Die konische
Ausbildung der Dichtflächen
ergibt eine besonders sichere Abdichtung. Besonders vorteilhaft
ist es, wenn der topfförmigen
Behälter 6,
im Bereich des Außenkonus 15,
eine verringerte Wandstärke
aufweist. Es ersteht dadurch ein leicht elastische zu verformender
Außenkonus 15,
wodurch auch dann noch eine sichere Abdichtung gewährleistet
ist, wenn es zu einem Setzen des Verschraubung kommt.
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4 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel eines
Hochdruckspeichers 4 wie er in der Kraftstoffhochdruckpumpe
nach 1 eingesetzt werden kann. Das Ausführungsbeispiel
ent spricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel in 3,
auf dessen Beschreibung hier verwiesen sei. Im Gegensatz zu diesen
Ausführungsbeispielen,
weist der Hochdruckspeicher 4 jedoch noch eine zusätzliche
Schraubhülse 9 auf,
die zwischen dem Pumpengehäuse 1 und dem
topfförmigen
Behälter 6 angeordnet
ist. Die Schraubhülse 9 wird
in die Öffnung 5 im
Pumpengehäuse 1 eingeschraubt.
Die Anzugskraft der Schraube wird über einen in dem topfförmigen Behälter ausgebildeten
Bund 10 auf den topfförmigen
Behälter 6 übertragen.
Hierdurch wird der in der Mantelfläche des topfförmigen Behälters 6 ausgebildete
Außenkonus 15 gegen
die in der Öffnung 5 des
Pumpengehäuses 1 ausgebildete,
korrespondierende konische Fläche 16 gepresst.
Die Schraubhülse
bietet den Vorteil, dass beim Festziehen der Verbindung nur die Schraubhülse 9 eine
Drehbewegung ausführt.
Die Konusflächen 15, 16 werden
dagegen nur in axialer Richtung aufeinander gepresst. Es kommt dadurch nicht
so leicht zu einer Beschädigung
der Konusflächen
und dadurch zu einer Beschädigung
der Abdichtung des Hochdruckspeichers.
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Die
Schraubhülse
lässt sich
sowohl für
eine flache, stirnseitige Abdichtung, wie sie in 2 gezeigt
ist, als auch für
eine Abdichtung über
die Konusdichtflächen
nach 3 und 4 verwenden.
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Die
Erfindung zeichnet sich somit dadurch aus, dass der Hochdruckspeicher 4 auf
besonders einfache Weise von einer in das Pumpengehäuse 1 eingebrachte Öffnung 5 und
einem in der Öffnung 5 angeordneten,
topfförmigen
Behälter 6 gebildet
wird. Die Öffnung 5 kann
dabei durch eine einfache und preiswerte spannende Bearbeitung,
beispielsweise durch Bohren oder Drehen, in das Pumpengehäuse 1 eingebracht
werden. Das Speichervolumen des Hochdruckspeichers 4 ist
durch den einfachen Aus tausch des topfförmigen Behälters 6 an unterschiedlichen
Applikationen anpassbar.