EP1049868B1 - Pumpenanordnung zur kraftstoffhochdruckversorgung - Google Patents

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EP1049868B1
EP1049868B1 EP99906058A EP99906058A EP1049868B1 EP 1049868 B1 EP1049868 B1 EP 1049868B1 EP 99906058 A EP99906058 A EP 99906058A EP 99906058 A EP99906058 A EP 99906058A EP 1049868 B1 EP1049868 B1 EP 1049868B1
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high pressure
pressure
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Robert Bosch GmbH
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    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/16—Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections

Definitions

  • the invention relates to a pump arrangement for High pressure fuel supply at Fuel injection systems of internal combustion engines, especially with a common rail injection system a pump housing, which comprises several pump elements, in which fuel is subjected to high pressure, the high pressure fuel over a High pressure duct system from the individual pump elements to a common high-pressure connection bore is promoted.
  • the invention is therefore based on the problem that High-pressure duct routing between the individual To optimize pump elements and the high pressure connection. In particular, voltage peaks in the Borehole intersections can be minimized.
  • the problem is with a pump arrangement High pressure fuel supply at Fuel injection systems of internal combustion engines, especially with a common rail injection system a pump housing, which comprises several pump elements, in which fuel is subjected to high pressure, the high pressure fuel over a High pressure duct system from the individual pump elements to a common high-pressure connection bore is promoted, solved in that the high pressure duct system several High pressure channels includes that with the pump elements in Connected and arranged on a different level are as the common high pressure connection hole in the the high pressure ducts meet.
  • the high pressure channels in one level can be used for each High pressure valve the same parts are used.
  • the common high pressure connection hole in a different level than the high pressure ducts High pressure channels eccentric to the Hit the high pressure connection hole.
  • the Center lines of the high pressure ducts do not match the Cut the center line of the high pressure connection hole. Thereby become the stress peaks in the intersections reduced.
  • This has the advantage that a Fatigue strength of the pump housing even at pressures of up to up to 2000 bar is guaranteed.
  • the Pump arrangement according to the invention the advantage that it can be produced inexpensively.
  • Another special embodiment of the invention is characterized in that at least one of the High pressure channels in the outlet of the high pressure connection bore flows out, which is spherical. Through the spherical formation of the high pressure connection bore can Bore intersections realized with larger angles than with bores made with conventional drills be generated. There are also additional notches in the outlet the high pressure connection hole avoided.
  • Another special embodiment of the invention is characterized in that the high pressure channels Penetrate blind holes off-center. This will Tensions reduced.
  • the present invention generally provides the advantage that large diameter differences between the High pressure ducts and the high pressure connection hole fluidically cheap can be realized.
  • the pump arrangement according to the invention can for example be a radial piston pump.
  • Radial piston pumps are especially in common rail injection systems Fuel supply used for diesel engines.
  • there "common rail” means “common line”, “common rail” or “common rail”.
  • common rail means "common line", “common rail” or “common rail”.
  • the pump elements of a radial piston pump can be from cylinder spaces arranged radially to a drive shaft are formed, in which a piston back and forth is movably received.
  • the pistons are used Fuel in the cylinder rooms at high pressure apply.
  • the high pressure fuel is then a high pressure duct system and a High pressure connection in the common manifold promoted.
  • a high-pressure pump is shown in section in FIG.
  • a pump housing part 2 In a pump housing part 2 are three blind holes 3, 4 and 5 shown, which holes not shown are each connected to one of the pump elements (see also Figure 2). Perpendicular to blind holes 3, 4 and 5 run two high pressure channels 6 and 7.
  • the High-pressure duct 6 connects the blind holes 3 and 4 with each other and penetrates a high pressure connection hole 8, whose diameter is larger than the diameter of the High-pressure channels.
  • the high pressure channels 6 and 7 run in one plane, the corresponds to the drawing level in FIG. 1. Like from the Sectional representations of Figures 2 and 3 can be seen, extends the high pressure connection bore 8 in one Plane parallel to the high pressure channels 6 and 7. The distance of the parallel planes is chosen so that the High pressure channel 6, the high pressure connection bore 8 in penetrates essentially tangentially in FIG see that the outer surface of the high pressure channel 6th on the one hand the lateral surface of the high pressure connection bore affected and on the other hand almost perpendicular to the Shell surface of the high pressure connection bore hits.
  • the high pressure channel 7 connects the blind hole 5 with the High-pressure connection bore 8.
  • the high-pressure duct opens 7, as can be seen from the section shown in FIG. 3, off-center and essentially tangential in the High pressure connection hole 8.
  • the high pressure channels 6 and 7 the blind holes 3, 4 and 5 also substantially penetrate tangentially and off-center.
  • the High-pressure connection bore 8 has a spherical outlet 11.
  • the embodiment shown in Figure 1 has an outlet 10 which tapers to an angle of approx. 120 ° and from comes from a normal drill tip.
  • the angle is ⁇ between the high pressure channel 7 and the outlet 10 of the High pressure connection hole 8 approx. 60 °.
  • the Angle ⁇ between the high pressure channel 7 and the outlet 11 the high pressure connection bore 8 is approximately 75 °, which in Terms of the level of tension at the Borehole intersection and fluidically favorable.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung zur Kraftstoffhochdruckversorgung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit einem Pumpengehäuse, das mehrere Pumpenelemente umfaßt, in denen Kraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt wird, wobei der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff über ein Hochdruckkanalsystem von den einzelnen Pumpenelementen zu einer gemeinsamen Hochdruckanschlußbohrung gefördert wird.
Eine Anordnung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 zeigt die US-A-5546912. In modernen Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere in Common-Rail-Einspritzsystemen von Dieselmotoren, treten Kaftstoffdrücke von bis zu 2000 bar auf. Diesen hohen Kraftstoffdrücken sind herkömmliche Pumpenanordnungen oft nicht gewachsen.
Bei einer herkömmlichen Pumpenanordnung sind bei Drücken bis zu 2000 bar in Förderrichtung unzulässig hohe Spannungen in dem Hochdruckkanalsystem, vor allem an den Schnittstellen der einzelnen Kanäle, festgestellt worden.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, die Hochdruckkanalführung zwischen den einzelnen Pumpenelementen und dem Hochdruckanschluß zu optimieren. Insbesondere sollen Spannungsspitzen in den Bohrungsverschneidungen minimiert werden.
Das Problem ist bei einer Pumpenanordnung zur Kraftstoffhochdruckversorgung bei Ktaftstoffeinspritzsystemen von Brennkrafcmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit einem Pumpengehäuse, das mehrere Pumpenelemente umfaßt, in denen Kraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt wird, wobei der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff über ein Hochdruckkanalsystem von den einzelnen Pumpenelementen zu einer gemeinsamen Hochdruckanschlußbohrung gefördert wird, dadurch gelöst, daß das Hochdruckkanalsystem mehrere Hochdruckkanäle umfaßt, die mit den Pumpenelementen in Verbindung stehen und in einer anderen Ebene angeordnet sind als die gemeinsame Hochdruckanschlußbohrung, in der die Hochdruckkanäle zusammentreffen. Durch die Anordnung der Hochdruckkanäle in einer Ebene können für jedes Hochdruckventil die gleichen Teile verwendet werden. Durch die Anordnung der gemeinsamen Hochdruckanschlußbohrung in einer anderen Ebene als die Hochdruckkanäle können die Hochdruckkanäle exzentrisch auf die Hochdruckanschlußbohrung treffen. Das bedeutet, daß sich die Mittellinien der Hochdruckkanäle nicht mit der Mittellinie der Hochdruckanschlußbohrung schneiden. Dadurch werden die Spannungsspitzen in den Bohrungsverschneidungen reduziert. Das liefert den Vorteil, daß eine Dauerfestigkeit des Pumpengehäuses auch bei Drücken von bis zu 2000 bar gewährleistet ist. Darüber hinaus hat die erfindungsgemäße Pumpenanordnung den Vorteil, daß sie kostengünstig hergestellt werden kann.
Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Hochdruckkanäle die Hochdruckanschlußbohrung an der Außenseite im wesentlichen tangential durchdringt. Die Ebene mit dem Hochdruckanschluß ist dabei gegenüber der Ebene mit den Hochdruckkanälen soweit verschoben, daß der Hochdruckkanal die Hochdruckanschlußbohrung außermittig, tangential durchdringt. Dadurch werden Totwassergebiete an den Schnittstellen vermieden. Das liefert neben günstigeren Strömungsbedingungen den Vorteil, daß eine optimale Reinigung des Hochdruckkanalsystems in der Fertigung gewährleistet ist. Unter den Begriffen "tangential" und "tangiert" ist im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Option zu verstehen, die nicht unbedingt erfüllt werden muß. In der Konstruktion sind Fertigungstoleranzen (Winkel, Position, Geradheit, Durchmesser) zu berücksichtigen. Da die Bohrungen aus Festigkeitsgründen nicht die Mantelfläche der Querbohrungen anschneiden dürfen, muß konstruktiv für die maximale Toleranzlage vorgehalten werden. Eine Reduzierung der Spannungen wird bereits bei einer außermittigen Durchdringung der Bohrungen erreicht, die nicht zwangsläufig auch tangential sein muß.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Hochdruckkanäle in dem Auslauf der Hochdruckanschlußbohrung mündet, der kugelförmig ausgebildet ist. Durch die kugelförmige Ausbildung der Hochdruckanschlußbohrung können Bohrungsverschneidungen mit größeren Winkeln realisiert werden als bei Bohrungen, die mit herkömmlichen Bohrern erzeugt werden. Zudem werden zusätzliche Kerben im Auslauf der Hochdruckanschlußbohrung vermieden.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckkanäle die Sacklöcher außermittig durchdringen. Dadurch werden Spannungen abgebaut.
Die vorliegende Erfindung liefert allgemein den Vorteil, daß große Durchmesserdifferenzen zwischen den Hochdruckkanälen und der Hochdruckanschlußbohrung strömungstechnisch günstig realisiert werden können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
Figur 1
zeigt einen Schnitt durch eine Pumpenanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der dargestellte Schnitt entlang der Linie F-F in Figur 2 verläuft;
Figur 2
zeigt einen Schnitt entlang der Linie E-E in Figur 1;
Figur 3
zeigt eine vergrößerte Teilansicht eines Schnitts entlang der Linie G-G in Figur 1 im Maßstab 2:1;
Figur 4
zeigt einen Schnitt durch eine Pumpenanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der dargestellte Schnitt entlang der Linie F-F in Figur 5 verläuft;
Figur 5
zeigt einen Schnitt entlang der Linie E-E in Figur 4; und
Figur 6
zeigt eine vergrößerte Teilansicht eines Schnitts entlang der Linie G-G in Figur 4 im Maßstab 2:1.
Die erfindungsgemäße Pumpenanordnung kann beispielsweise eine Radialkolbenpumpe sein. Radialkolbenpumpen werden insbesondere in Common-Rail-Einspritzsystemen zur Krafcstoffversorgung von Dieselmotoren eingesetzt. Dabei bedeutet "common rail" soviel wie "gemeinsame Leitung", "gemeinsame Schiene" oder "gemeinsame Verteilerleiste". Im Gegensatz zu herkömmlichen Hochdruckeinspritzsystemen, in denen der Kraftstoff über getrennte Leitungen zu den einzelnen Brennräumen gefördert wird, werden die Einspritzdüsen in Common-Rail-Einspritzsystemen aus einer gemeinsamen Leitung gespeist.
Die Pumpenelemente einer Radialkolbenpumpe können von radial zu einer Antriebswelle angeordneten Zylinderräumen gebildet werden, in denen jeweils ein Kolben hin- und herbewegbar aufgenommen ist. Die Kolben dienen dazu, Kraftstoff in den Zylinderräumen mit Hochdruck zu beaufschlagen. Der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff wird dann über ein Hochdruckkanalsystem und einen Hochdruckanschluß in die gemeinsame Verteilerleiste gefördert.
In Figur 1 ist eine Hochdruckpumpe im Schnitt gezeigt. In einem Pumpengehäuseteil 2 sind drei Sacklöcher 3, 4 und 5 dargestellt, welche über nicht dargestellte Bohrungen jeweils mit einem der Pumpenelemente in Verbindung stehen (siehe auch Figur 2). Senkrecht zu den Sacklöchern 3, 4 und 5 verlaufen zwei Hochdruckkanäle 6 und 7. Der Hochdruckkanal 6 verbindet die Sacklöcher 3 und 4 miteinander und durchdringt eine Hochdruckanschlußbohrung 8, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Hochdruckkanäle.
Die Hochdruckkanäle 6 und 7 verlaufen in einer Ebene, die der Zeichenebene in Figur 1 entspricht. Wie aus den Schnittdarstellungen der Figuren 2 und 3 zu ersehen ist, erstreckt sich die Hochdruckanschlußbohrung 8 in einer Ebene parallel zu den Hochdruckkanälen 6 und 7. Der Abstand der parallelen Ebenen ist so gewählt, daß der Hochdruckkanal 6 die Hochdruckanschlußbohrung 8 im wesentlichen tangential durchdringt In Figur 2 ist zu sehen, daß die Mantelfläche des Hochdruckkanals 6 einerseits die Mantelfläche der Hochdruckanschlußbohrung tangiert und andererseits fast senkrecht auf die Mantelfläche der Hochdruckanschlußbohrung trifft.
Der Hochdruckkanal 7 verbindet das Sackloch 5 mit der Hochdruckanschlußbohrung 8. Dabei mündet der Hochdruckkanal 7, wie aus dem in Figur 3 dargestellten Schnitt hervorgeht, außermittig und im wesentlichen tangential in die Hochdruckanschlußbohrung 8.
Es bleibt noch anzumerken, daß die Hochdruckkanäle 6 und 7 die Sacklöcher 3, 4 und 5 ebenfalls im wesentlichen tangential und außermittig durchdringen.
Die in den Figuren 4 bis 6 dargestellte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht weitgehend der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform. Um Wiederholungen zu vermeiden wird in der folgenden Beschreibung hauptsächlich auf die Unterschiede zwischen beiden Ausführungsformen eingegangen. Dabei sind Teile, die in beiden Ausführungsformen vorkommen, der Einfachheit halber mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, hat die Hochdruckanschlußbohrung 8 einen kugelförmigen Auslauf 11. Die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform hat einen Auslauf 10 der in einem Winkel von ca. 120° spitz zuläuft und von einer normalen Bohrerspitze herrührt. Wie in dem in Figur 3 dargestellten Schnitt gezeigt ist, beträgt der Winkel α zwischen dem Hochdruckkanal 7 und dem Auslauf 10 der Hochdruckanschlußbohrung 8 ca. 60°. Im Vergleich dazu ist in dem in Figur 6 dargestellten Schnitt gezeigt, daß der Winkel α zwischen dem Hochdruckkanal 7 und dem Auslauf 11 der Hochdruckanschlußbohrung 8 ca. 75° beträgt, was in Bezug auf die Höhe der Spannungen an der Bohrungsverschneidung und strömungstechnisch günstiger ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung gehen sämtliche Hochdruckkanäle außermittig und im wesentlichen tangential in Hochdruckbohrungen mit größerem Durchmesser über. Die im wesentlichen tangentiale Durchdringung ist dabei realisiert, obwohl die Hochdruckkanäle in derselben Ebene angeordnet sind.

Claims (4)

  1. Pumpenanordnung zur Kraftstoffhochdruckversorgung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit einem Pumpengehäuse (2), das mehrere Pumpenelemente umfaßt, in denen Kraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt wird, wobei der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff über ein Hochdruckkanalsystem von den einzelnen Pumpenelementen zu einer gemeinsamen Hochdruckanschlußbohrung (8) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochdruckkanalsystem mehrere Hochdruckkanäle (6, 7) umfaßt, die mit den Pumpenelementen in Verbindung stehen und in einer anderen Ebene angeordnet sind als die gemeinsame Hochdruckanschlußbohrung (8), in der die Hochdruckkanäle (6, 7) zusammentreffen.
  2. Pumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Hochdruckkanäle (6) die Hochdruckanschlußbohrung (8) an der Außenseite im wesentlichen tangential durchdringt.
  3. Pumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Hochdruckkanäle (7) in dem Auslauf (11) der Hochdruckanschlußbohrung (8) mündet, der kugelförmig ausgebildet ist.
  4. Pumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckkanäle (6 u. 7) die Sacklöcher (3, 4 5) außermittig durchdringen.
EP99906058A 1998-01-23 1999-01-18 Pumpenanordnung zur kraftstoffhochdruckversorgung Expired - Lifetime EP1049868B1 (de)

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DE19802476 1998-01-23
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