DE19644915A1 - Hochdruckpumpe - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckpumpe nach der Gattung des Hauptanspruches. Eine derartige Hochdruckpumpe ist bekannt (EP 0 481 964 A2).

Solche Hochdruckpumpen werden zur Kraftstoffeinspritzung bei Dieselmotoren eingesetzt. Sie sind zwischen einem Nieder­ druckbehälter und einem Hochdruckspeicher (Rail) angeordnet und sorgen dafür, daß im Hochdruckspeicher Kraftstoff in ge­ nügender Menge und unter ausreichendem Hochdruck zur Verfü­ gung steht, um über Einspritzventile gesteuert die Arbeits­ zylinder der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff zu versorgen.

Bei der bekannten Hochdruckpumpe ist zwischen dem Nieder­ druckbehälter und dem Pumpenzylinder ein Elektromagnetventil angeordnet, das stromlos offen ist. Durch einen Stromimpuls wird es zur Festlegung des Beginns der Hochdruckförderung geschlossen. Im übrigen bleibt es unerregt. Zum Schließen des Elektromagnetventils sind vom Magneten verhältnismäßig große Kräfte aufzubringen, wobei die Kraft der dem Schließen entgegenwirkenden Ventilfeder überwunden werden muß. Dadurch sind Aufwand und Strombedarf des Magneten verhältnismäßig groß.

Bei herkömmlichen Einspritzanlagen mit paralleler Versorgung mehrerer Pumpen-Arbeitsräume aus dem Niederdruckkreislauf gibt es bereits eine sogenannte Saugdrosselregelung, bei welcher die Pumpe mit variabler Teilführung betrieben wird. Dabei besteht aber Kavitationsgefahr durch Hohlraumbildung, außerdem entsteht bei Förderbeginn ein sehr schneller Druck­ aufbau.

Ähnliche Nachteile treten auch auf, wenn bei einer Saugdros­ selregelgung statt der Drossel ein Magnetventil und mit die­ sem eine Magnetventilzumessung zur Anwendung kommt.

Die aufgezeigten Nachteile werden gemäß der Erfindung beho­ ben durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruch. Das hat bei einer Hochdruckpumpe der eingangs genannten Art den Vorteil, daß als Elektromagnetventil nur ein kleines und billiges Ventil benötigt wird, ohne daß dabei die Sicherheit der Einrichtung beeinträchtigt wäre.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstands des Anspru­ ches 1 ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche so­ wie aus der Beschreibung und der Zeichnung. So ist es gemäß den Ansprüchen 2 und 3 von Vorteil, daß durch den Verbin­ dungskanal, der im OT aufgesteuert wird, ein zu hoher Druck im Hochdruckbehälter vermeidbar ist. Eine solche Druckbe­ grenzung kann bei einem Fehler im System vor Schäden schüt­ zen.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführung der Hochdruckpumpe im Saughub,

Fig. 2 die Hochdruckpumpe nach der Fig. 1 vor Förderbeginn,

Fig. 3 die Hochdruckpumpe nach der Fig. 1 nach Förderbeginn,

Fig. 4 eine andere Ausführung der Hochdruckpumpe und

Fig. 5 eine zweite Variante der Hochdruckpumpe.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Eine Hochdruckpumpe 1 wird als Diesel-Einspritzpumpe einge­ setzt und ist zum Befüllen eines Hochdruckspeichers 2 (auch Rail genannt) bestimmt. An den Hochdruckspeicher 2 sind nicht dargestellte Einspritzventile angeschlossen über wel­ che in ebenfalls nicht dargestellter Weise die Arbeitszylin­ der einer Brennkraftmaschine mit genau zugemessenen Mengen von Diesel-Kraftstoff versorgt werden.

Die Hochdruckpumpe 1 hat einen Pumpenkolben 3, der über ei­ nen nicht dargestellten Stößel in einem Pumpenzylinder 4 hin und her beweglich ist und der als bewegliche Wand eine Ar­ beitskammer 5 der Hochdruckpumpe 1 begrenzt. Eine Hochdruck­ leitung 6 führt von der Arbeitskammer 5 zum Hochdruckspei­ cher 2; in sie ist ein zum Hochdruckspeicher 2 hin öffnendes Rückschlagventil 7 eingesetzt.

Im Hinblick auf die vorliegende Erfindung ist zur Arbeits­ kammer 5 eine Einlaßleitung 8 geführt, in die ein Magnetven­ til 9 so eingesetzt ist, daß sein als Kugel ausgebildeter Schließkörper 10 gegen die Kraft einer Ventilfeder 11 allein vom Saugdruck in der Einlaßleitung 8 von seinem Ventil­ sitz 12 abhebbar ist. Schließkörper 10, Ventilfeder 11 und Ventilsitz 12 bilden auf diese Weise ein selbständiges Rück­ schlagventil. Mit dem nichtdargestellten Angriff des Ankers des Magneten des Magnetventils 9 ist ein Ventilstößel 13 verbunden, der unter Magnetkraft nach unten bewegbar ist und dann den Schließkörper 10 von seinem Ventilsitz 12 fernhält.

Desweiteren gehört zur Einrichtung eine Niederdruckpumpe 14, ein Niederdruckbehälter 15 und ein Rückschlagventil oder Niederdruckbegrenzungsventil 16 in einem Niederdruckkreis­ lauf 17.

Wirkungsweisen

Die Fig. 1 zeigt die Hochdruckpumpe 1 beim Saughub. Kraft­ stoff aus dem Niederdruckkreislauf 17 gelangt über die Ein­ laßleitung 8 (Pfeilrichtung) und den gegen die Kraft der Ventilfeder 11 von seinem Ventilsitz 12 abgehobenen Ventil­ schließkörper 10 in die Arbeitskammer 5. Das Magnetventil 9 ist ohne Strom.

Wenn der Pumpenkolben 3 seinen unteren unteren Totpunkt UT erreicht hat, wird seine Bewegungsrichtung umgekehrt. Dieser Moment vor dem Förderbeginn der Hochdruckpumpe 1 ist in der Fig. 2 unter Verwendung der gleichen Bezugszahlen wie in der Fig. 1 dargestellt. Der Magnet des Magnetventils 9 wird bestromt, der Ventilstößel 13 schiebt sich gegen den Ventil­ schließkörper 10 und hält ihn entfernt von seinem Ventilsitz 12. Ein Teil des angesaugten Kraftstoffes wird vom Pumpen­ kolben 3 der Hochdruckpumpe 1 aus der Arbeitskammer 5 über die Einlaßleitung 8 zurück (Pfeilrichtung) zum Niederdruck­ kreislauf 17 und von dort über das Rückschlagventil 16 in den Niederdruckbehälter 15 gefördert.

Wenn der Pumpenkolben 3 auf seinem anschließenden Weg in Förderrichtung einen von dem Drehwinkel der Nockenwelle be­ stimmten Hub zurückgelegt hat, wird das Magnetventil 9 stromlos geschaltet. Wie in der Fig. 3 dargestellt ist, ge­ langt der Schließkörper 10 unter Einwirkung der Kraft der Ventilfeder 11 und unter Strömungskräften auf seinen Ventil­ sitz 12. Das Magnetventil ist geschlossen. In der Arbeits­ kammer 5 der Hochdruckpumpe 1 beginnt der Druckaufbau, und Dieselkraftstoff wird über das sich öffnende Rückschlagven­ til 7 und über die Hochdruckleitung 6 (Pfeilrichtung) in den Hochdruckspeicher 2 gefördert. Die Niederdruckpumpe 14 för­ dert in den Niederdruckkreislauf 17.

Die erfindungsgemäß aufgebaute Hochdruckpumpe 1 mit der be­ schriebenen Wirkungsweise hat folgende Vorzüge: Es genügt ein relativ kleiner und einfacher Magnet, um den durch den Flüssigkeitsstrom bereits abgehobenen Ventilschließkörper 10 in seiner Offenstellung zu halten.

Eine Fördermengenänderung ist durch das schnelle Ansprechen der Druckregelung beim Schließen des Magnetventils 9 leicht durchzuführen.

Es gibt keine Steuerkanten. Infolge großer Überdeckungslänge gibt es auch nur ganz geringe Leckagen.

Auch zeichnet sich der Aufbau der Hochdruckpumpe 1 durch Einfachheit aus indem weder eine Lenkerregulierung noch eine Steuerkante noch eine Steuerbohrung noch ein Stellmagnet für einen Lageregelkreis notwendig ist. Desweiteren kann der Stößel für die Hochdruckpumpe 1 von oben montiert werden. Auch kann die Hochdruckpumpe 1 ohne Bodenverschlußkapseln ausgeführt werden.

Schließlich gibt es beim Umschalten keinen Druckstoß und in­ folgedessen auch keine Kavitation.

Die Fig. 4 zeigt unter Verwendung der gleichen Bezugszahlen für der Ausführung nach den Fig. 1 bis 3 entsprechenden Teile eine andere Bauart einer Hochdruckpumpe 18. Dabei sind aber die Hochdruckseite und die Niederdruckseite gerade so ausgeführt wie bei der Bauart nach den Fig. 1 bis 3. Hier ist ein Pumpenkolben 19 mit einem Verbindungskanal 20 verse­ hen, über den im OT, also am Ende des Förderhubes, eine Ver­ bindung zwischen einer Arbeitskammer 21 der Hochdruckpum­ pe 18 und dem Niederdruckbehälter 15 hergestellt wird.

Der Verbindungskanal 20 besteht im einzelnen aus einem Längskanal 22 und einer Ringnut 23 im Pumpenkolben 19. Die Ringnut 23 bildet mit einer Bohrung 24 in einer Wand 25 ei­ nes Pumpenzylinders 26 ein steuerschieberartiges Ventil 27, in dem die Kanten der Ringnut 23 die Ausmündung der Bohrung 24 in der Wand 25 des Pumpenzylinders 26 überfahren. Die Wirkungsweise dieser Bauart unterscheidet sich von der nach den Fig. 1 bis 3 dadurch, daß hier eine Zumessung für den Hochdruckspeicher 2 und eine Absteuerung vor OT ermöglicht ist. Außerdem ist ein größerer Durchmesser des Pumpenkolbens denkbar.

Die Fig. 5 zeigt schließlich eine Bauart mit einer Hoch­ druckpumpe 28, die keinen eigenen Kraftstoffanschluß hat. In einem Druckventilverbund 29 sind ein kombiniertes Magnetven­ til 30 mit Schließkörper 31, Ventilfeder 32 und Ventil­ sitz 33 und ein Rückschlagventil 34 zusammengefaßt, und die­ ser Druckventilverbund steht mit einer Arbeitskammer 35 der Hochdruckpumpe 28 in Verbindung. Das Rückschlagventil 34 überwacht die Hochdruckleitung 6 zu dem Hochdruckspeicher 2, und am Magnetventil 30 ist ein Ringanschluß 36 vorgesehen, an den der Niederdruckkreislauf 17 angeschlossen ist. In der Wirkungsweise gleicht diese Bauart der nach den Fig. 1 bis 3, so daß sich eine nochmalige Beschreibung erübrigt.

Claims (5)

1. Hochdruckpumpe, insbesondere zur Kraftstoffeinspritzung für Dieselmotoren mit einem Stößel betriebenen Pumpenkol­ ben (3, 19), der in einem Pumpenzylinder (4, 26) hin- und herbeweglich, und mit einem aus einem Magneten und einem Rückschlagventil bestehenden Elektro-Magnetventil (9, 30), daß sowohl den Zufluß von Kraftstoff von einem Niederdruck­ kreislauf (17) zu einer Arbeitskammer (5, 21, 35) im Pumpen­ zylinder (4, 26) als auch einen Rückfluß von Kraftstoff aus der Arbeitskammer (5, 21, 35) zum Niederdruckkreislauf (17) überwacht, sowie mit einem in eine von der Arbeitskam­ mer (5, 21, 35) zu einem Hochdruckspeicher (2) führende Hochdruckleitung (6) eingesetzten Rückschlagventil (7, 34), dadurch gekennzeichnet, daß das mit einem Magneten und einem Rückschlagventil bestückte Magnetventil (9, 30) einen Schließkörper (10, 31) aufweist, der von einem Ventilstö­ ßel (13) des Magnetventils (9, 30) bei bestromten Magneten in Ventil-Offenstellung haltbar ist und daß der Hochdruck-Förderbeginn der Hochdruckpumpe (1, 18, 28) durch ein Entre­ gen des Magneten des Magnetventils (9, 30) einleitbar ist.

2. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Pumpenkolben (19) ein Verbindungskanal (20) vorgese­ hen ist, über den im oberen Totpunkt (OT) bei Förderende ei­ ne Verbindung zwischen der Arbeitskammer (21) der Hochdruck­ pumpe (18) und dem Niederdruckbehälter (15) des Niederdruck­ kreislaufs (17) herstellbar ist.

3. Hochdruckpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (20) durch mindestens einen Längs­ kanal (22) und Ringnut (23) im Pumpenkolben (19) gebildet ist und daß die Verbindung der Arbeitskammer (21) mit dem Niederdruckbehälter (15) durch ein steuerschieberartiges Ventil herstellbar ist, das durch die Kanten der Ring­ nut (23) und eine Bohrung (24) in einer Wand (25) des Pum­ penzylinders (26) gebildet ist.

4. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckpumpe (28) keinen eigenen Leitungsanschluß hat und daß ein das Magnetventil (30) und das zum Hochdruck­ speicher (2) hin öffnende Rückschlagventil (34) beinhaltende Druckventilverbund (29) mit der Arbeitskammer (35) der Hoch­ druckpumpe (28) in Verbindung steht und daß an den Druckven­ tilverbund (29) sowohl der Niederdruckkreislauf (17) als auch Hochdruckspeicher (2) angeschlossen sind.

5. Hochdruckpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederdruckkreislauf (17) über einen Ringan­ schluß (36) an den Druckventilverbund (29) angeschlossen ist.