DE19848035A1 - Radialkolbenpumpe für Kraftstoffhochdruckerzeugung - Google Patents
Radialkolbenpumpe für KraftstoffhochdruckerzeugungInfo
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Abstract
Die Radialkolbenpumpe weist einen längsbewegbaren Pumpenkolben (16) in einem Zylinderraum (32) auf, welcher mit einem Saugventil (18) in Verbindung steht. Ein Schließkörper (28) des Saugventils (18) ist von einer in Richtung auf einen gehäusefesten Ventilsitz (27) wirkenden Ventilschließfeder (35) belastet. Die Ventilschließfeder (35) ist am Pumpenkolben (16) abgestützt. DOLLAR A Die Radialkolbenpumpe ist bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, verwendbar.
Description
Die Erfindung geht aus von einer Radialkolbenpumpe nach der
Gattung des Patentanspruchs 1.
Es ist schon eine solche Radialkolbenpumpe bekannt
(DE 23 38 489 B2), bei welcher das Saugventil einen von
seinem Schließkörper achsgleich zum Pumpenkolben
ausgehenden Schaft hat, auf dem außerhalb des Zylinderraums
die Ventilschließfeder sitzt. Diese greift einerseits am
Schaft und andererseits mittelbar am Pumpengehäuse an. Beim
Öffnen des Saugventils steigt daher mit dem Hub die
Schließkraft der Feder an.
Bei derartigen Radialkolbenpumpen mit mehreren Pumpenkolben
(Pumpenelementen) werden hohe Anforderungen an die
Gleichförderung gestellt: bei niedriger Fördermenge sollen
alle Pumpenelemente fördern, und die Fördermenge der
einzelnen Pumpenelemente soll in engen Grenzen differieren.
Bei niedrigem Druck des der Radialkolbenpumpe zugeführten
Kraftstoffs ergeben sich bereits bei geringen
Öffnungsdruckunterschieden der Saugventile der
Pumpenelemente Schwierigkeiten, diese Anforderungen zu
erfüllen.
Bei der eingangs genannten Radialkolbenpumpe soll der
Öffnungsvorgang des Saugventils dadurch unterstützt werden,
daß der im Zylinderraum befindliche Schließkörper des
Ventils im oberen Totpunkt des Pumpenkolbens von diesem
weitgehend umschlossen ist und demzufolge der Kolben beim
Saughub eine Saugwirkung auf den Schließkörper ausübt.
Die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß das
Öffnen des Saugventils bei niedrigem Druck des zugeführten
Kraftstoffs dadurch unterstützt wird, daß sich mit
zunehmendem Saughub des Pumpenkolbens die Schließkraft der
Ventilschließfeder verringert. Bei einer Mehrkolbenpumpe
wird somit ein Öffnen aller Saugventile sicher erreicht und
ein relativ hoher Grad an Gleichförderung erzielt. Deshalb
ist eine Öffnungsdruckeinstellung der Saugventile
entbehrlich oder mit verminderter Genauigkeit zulässig.
Zwar ist aus DE 44 06 803 A1 eine Radialkolbenpumpe mit
axial durchströmten Pumpenkolben bekannt, in dem ein
Saugventil angeordnet ist, dessen Ventilschließfeder
einerseits am Schließkörper des Saugventils und
andererseits am Pumpenkolben angreift. Beim Öffnen des
Saugventils steigt jedoch mit zunehmendem Hub die
Schließkraft der Feder an.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im
Patentanspruch 1 angegebenen Radialkolbenpumpe gegeben.
Die im Anspruch 2 angegebene Maßnahme erlaubt es, die
Baugröße der Radialkolbenpumpe zu verringern, da die
Ventilschließfeder im wesentlichen innerhalb des
Bauvolumens des Pumpenkolbens angeordnet ist. Durch diese
Anordnung wird zugleich eine Führung der Ventilschließfeder
erzielt.
Mit der Ausgestaltung der Radialkolbenpumpe nach Anspruch 3
ist aufbauend auf die Maßnahme gemäß Anspruch 2 ebenfalls
eine ausreichende Führung des Schließkörperschafts unter
gleichzeitiger Verringerung des Totvolumens der Pumpe
geschaffen.
Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 zeichnet
aus durch unmittelbare Einleitung der Federkraft in die der
Ventilsteuerung dienenden Bauteile. Deshalb wirken sich nur
die Maßabweichungen weniger Bauteile auf die Einstellung
des Saugventils aus.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine
Radialkolbenpumpe im Schnitt und Fig. 2 als Einzelheit 11
in Fig. 1 ein Saugventil der Pumpe in größerem Maßstab.
Eine in Fig. 1 dargestellte, nicht verstellbare
Radialkolbenpumpe 10 ist für die
Kraftstoffhochdruckerzeugung bei
Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen,
insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem,
vorgesehen. Die Radialkolbenpumpe 10 hat ein Gehäuse 11, in
dem eine Antriebswelle 12 mit einem Exzenterabschnitt 13
gelagert ist. Auf dem Exzenterabschnitt 13 ist ein Hubring
14 geführt. In Fig. 1 der Zeichnung ist an dem Hubring 14
ein Kolbenfuß 15 eines bezüglich der Antriebswelle 12
radial im Pumpengehäuse 11 längsbewegbar geführten
Pumpenkolbens 16 abgestützt. Der Kolbenfuß 15 ist aufgrund
der Wirkung einer achsgleich zum Pumpenkolben 16
angeordneten Kolbenfeder 17, welche einerseits am Kolbenfuß
15 und andererseits am Pumpengehäuse 11 angreift, stets in
Anlage am Hubring 14 gehalten. Dem Pumpenkolben 16 ist
ferner ein Saugventil 18 und ein Druckventil 19 zugeordnet.
Dem Saugventil 18 ist Kraftstoff, beispielsweise Dieselöl,
durch einen Kanal 20 des Pumpengehäuses 11 unter
Niederdruck zuführbar. Vom Druckventil 19 geht ein Kanal 21
des Pumpengehäuses 11 aus, welcher vom Pumpenkolben 16
geförderten Kraftstoff unter Hochdruck ableitet. Der
Pumpenkolben 16 mit Kolbenfuß 15, Kolbenfeder 17,
Saugventil 18 und Druckventil 19 bilden ein Pumpenelement
22 der Radialkolbenpumpe 10. Diese ist mit weiteren,
beispielsweise insgesamt drei Pumpenelementen 22
ausgestattet, welche (in der Zeichnung nicht sichtbar) um
120° gegeneinander versetzt in einer Radialebene zur Achse
der Antriebswelle 12 im Pumpengehäuse 11 angeordnet sind.
Die weiteren Pumpenelemente 22 stehen gleichfalls mit den
Kanälen 20 und 21 in Verbindung. Die nachfolgende
Beschreibung des Pumpenelements 22 anhand der Fig. 2 gilt
somit gleichermaßen für die übrigen Pumpenelemente.
Das Saugventil 18 ist bezüglich der Antriebswelle 12 radial
auf dem Pumpenkolben 16 folgend im Pumpengehäuse 11
angeordnet. Das Saugventil hat eine Ventilplatte 24, welche
in einer Bohrung 25 des Pumpengehäuses 11 mit einer
Verschlußschraube 26 niedergehalten ist. An der
Ventilplatte 24 ist ein hohlkegelförmiger Ventilsitz 27
ausgebildet. Der Ventilsitz 27 ist somit bezüglich des
Gehäuses festliegend angeordnet und steht mit dem
Kraftstoff unter Niederdruck führenden Kanal 20 in
leitender Verbindung. Das Saugventil 18 besitzt einen
Schließkörper 28 mit einem kegelförmigen Ventilteller 29,
welcher mit dem Ventilsitz 27 der Ventilplatte 24
zusammenarbeitet. Bei geschlossenem Saugventil 18 schließt
der Ventilteller 29 des Schließkörpers 28 etwa bündig mit
der pumpenkolbenseitigen Stirnfläche der Ventilplatte 24
ab.
Der in einem Zylinderraum (Verdrängerraum) 32 des
Pumpengehäuses 11 angeordnete Pumpenkolben 16 weist eine
als Sacklochbohrung ausgebildete Längsbohrung 33 auf,
welche in einem ebenen Bohrungsgrund 34 endet. In der
achsgleich zum Pumpenkolben 16 angeordneten Längsbohrung 33
ist eine als Schraubendruckfeder ausgebildete
Ventilschließfeder 35 aufgenommen. Da sich der in Fig. 2
in seiner oberen Totpunktstellung befindliche Pumpenkolben
16 bis nahe an die den Zylinderraum 22 begrenzende
Ventilplatte 24 erstreckt, befindet sich die
Ventilschließfeder 35 zum überwiegenden Teil ihrer hänge in
der Längsbohrung 33 des Pumpenkolbens. Die
Ventilschließfeder 35 hat einen weitgehend dem Durchmesser
der Längsbohrung 33 des Pumpenkolbens 16 angepaßten
Außendurchmesser und greift einerseits am Bohrungsgrund 34
und andererseits am Ventilteller 29 an. Der Schließkörper
28 des Saugventils 18 ist mit einem stiftförmigen Schaft 36
versehen, welcher durch das Innere der Ventilschließfeder
35 geführt ist und in der gezeichneten Totpunktstellung des
Pumpenkolbens 16 und Schließstellung des Saugventils 18 bis
nahe an den Bohrungsgrund 34 reicht. Der mit seinem
Außendurchmesser nahezu dem Innendurchmesser der
Ventilschließfeder 35 entsprechende Schaft 36 des
Schließkörpers 28 ist über den Ventilteller 29 hinaus um
ein geringes Maß verlängert und in der Ventilplatte 24
längsbewegbar geführt. Da der achsgleich zum Pumpenkolben
16 verlaufende Schaft 36 des Schließkörpers 28 zusammen mit
der Ventilschließfeder 35 weitgehend das Volumen der
Längsbohrung 33 des Pumpenkolbens 16 ausfüllen, ist, wie
Fig. 2 zeigt, das Totvolumen der Pumpe gering. Wie Fig. 2
ebenfalls zeigt, ist der Zylinderraum 32 saugventilseitig
im Durchmesser gegenüber dem Pumpenkolben 16 geringfügig
vergrößert und steht in diesem vergrößerten Abschnitt mit
dem Druckventil 19 in Verbindung.
In der gezeichneten Stellung des Pumpenkolbens 16 übt die
Ventilschließfeder 35 eine maximale Schließkraft auf den
Ventilteller 29 des Saugventils 18 aus und hält dieses
geschlossen. Beim Saughub des Pumpenkolbens 16 wird dieser
aus der gezeichneten Stellung in Richtung auf den
Exzenterabschnitt 13 der Antriebswelle 12 bewegt. Dabei
erfährt die Ventilschließfeder 35 eine Verringerung ihrer
Schließkraft. Der durch den Kanal 20 dem Saugventil 18
zugeführte Kraftstoff unter Niederdruck übt eine der
Federkraft entgegengerichtete Öffnungskraft auf den
Ventilteller 29 aus. Bei Überwiegen der Öffnungskraft wird
das Saugventil 18 geöffnet, das heißt der Ventilteller 29
hebt vom Ventilsitz 27 ab und bewegt sich um ein geringes
Maß in den Zylinderraum 32 hinein. Das Öffnen des
Saugventils 18 erfolgt in Abhängigkeit vom Druck des
zugeführten Kraftstoffs: bei hohem Druck findet das Öffnen
des Saugventils 18 bereits bei geringem Saughub des
Pumpenkolbens 16 statt; bei niedrigem Druck wird das
Saugventil geöffnet, wenn der Pumpenkolben 16 einen
größeren Saughub zurückgelegt hat. Die Ventilschließfeder
35 ist jedoch so ausgelegt, daß bei geringen Drücken des
zugeführten Kraftstoffs das Saugventil 18 bei großem
Saughub des Pumpenkolbens 16 sicher öffnet und eine
Teilbefüllung des Zylinderraums 32 erfolgt. Aufgrund des
sichergestellten Öffnens des Saugventils 18 ist in
entsprechender Weise auch die Teilbefüllung der übrigen
Pumpenelemente 22 der Radialkolbenpumpe 10 gegeben.
Claims (4)
1. Radialkolbenpumpe (10) für Kraftstoffhochdruckerzeugung
bei Kraftstoffeinspritzsystem von Brennkraftmaschinen,
insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit
einem längsbewegbaren, federbelasteten Pumpenkolben (16) in
einem Zylinderraum (32), welcher mit einem Saugventil (18)
in Verbindung steht, dessen wenigstens mittelbar in den
Zylinderraum (32) öffnender Schließkörper (28) von einer in
Richtung auf seinen gehäusefesten Ventilsitz (27) wirkenden
Ventilschließfeder (35) belastet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ventilschließfeder (35) am
Pumpenkolben (16) abgestützt ist.
2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ventilschließfeder (35) als
Schraubendruckfeder ausgebildet und zum überwiegenden Teil
ihrer Länge in einer Längsbohrung (33) des Pumpenkolbens
(16) aufgenommen ist.
3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß ein stiftförmiger Schaft (36) des
Schließkörpers (28) innerhalb der Ventilschließfeder (35)
geführt ist.
4. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ventilschließfeder (35) mit ihrem
einen Ende am Grund (34) der als Sacklochbohrung
ausgebildeten Längsbohrung (39) des Pumpenkolbens (16) und
mit ihrem anderen Ende an einem Ventilteller (29) des
Schließkörpers (28) des Saugventils (18) abgestützt ist,
von dem der stiftförmige Schaft (36) des Schließkörpers
(28) ausgeht.
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