EP1215391A2 - Einzelzylinder-Pumpmodul für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Verbrennungsmaschine - Google Patents

Einzelzylinder-Pumpmodul für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Verbrennungsmaschine Download PDF

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EP1215391A2
EP1215391A2 EP01129703A EP01129703A EP1215391A2 EP 1215391 A2 EP1215391 A2 EP 1215391A2 EP 01129703 A EP01129703 A EP 01129703A EP 01129703 A EP01129703 A EP 01129703A EP 1215391 A2 EP1215391 A2 EP 1215391A2
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EP
European Patent Office
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housing
pump
module
module according
pump module
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01129703A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1215391A3 (de
Inventor
Roger Potschin
Thomas Goettel
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1215391A2 publication Critical patent/EP1215391A2/de
Publication of EP1215391A3 publication Critical patent/EP1215391A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366—Valves being actuated electrically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F02M59/46—Valves
    • F02M59/466—Electrically operated valves, e.g. using electromagnetic or piezoelectric operating means
    • F02M59/468—Electrically operated valves, e.g. using electromagnetic or piezoelectric operating means using piezoelectric operating means

Definitions

  • the invention relates to a single cylinder pump module for a Fuel injection system of an internal combustion engine that defined in more detail in the preamble of claim 1 Art.
  • Pump-line-nozzle-injection systems for diesel fuel used.
  • These are modular high pressure injection systems, that for each cylinder of an internal combustion engine have their own pump module that has a High pressure fuel injection line with an associated one Nozzle module is connectable.
  • Nozzle module for general information regarding pump-line-nozzle-injection systems exemplarily referred to the publication "Diesel Injection Technology at a glance ", Bosch technical briefing No. 1987 722038, 3rd edition 1998, p. 49.
  • Electromagnetic valve actuators build comparatively large, however, what in the cramped Space that is usually found in modern motor vehicles rule, is disadvantageous.
  • common Solenoid valves only between two switching positions, namely open and closed, to be switched whatever the desire according to individual adjustability of the timing of the injection opposes.
  • the invention now provides for a generic pump module before that the actuator one with the valve member includes piezoelectric lifting unit in actuating connection.
  • Piezo actuators take up much less space than electromagnetic valve actuators and therefore come the Demand for a small size of the pump module.
  • piezo actuators can be continuously between adjust their end positions so that in the fuel injection line directed fuel flow and thus the rate of fuel injected is continuously changing can be.
  • This allows individual shaping the timing of the injection, i.e. a so-called "rate shaping", and above all a condition-dependent one Adjustment of the injection process.
  • a small radial size of the pump module can be achieved if the piezoelectric lifting unit with essentially parallel to the housing axis of the module housing or below a small acute angle to this Stroke direction can be mounted on the module housing. This applies especially when the module housing is axially elongated and the piezoelectric lifting unit in the area of an axial Front side of the module housing is mountable on this.
  • a particularly slim design of the pump module results itself when the piezoelectric lifting unit essentially within a virtual axial envelope cylinder of the module housing is arranged. Due to the small size of the piezoelectric lifting unit it is easily possible also the line connection in the area of the axial end face to arrange the module housing.
  • the manufacturing costs for the pump module can be particularly high advantageous embodiment of the invention thereby reduced be that the module housing two separately manufactured, has firmly connected housing body, which with opposite contact surfaces axially abut each other, one of the housing bodies with the Pump chamber is executed and the other housing body with the valve chamber. That way the valve chamber separate from that containing the pump chamber Housing body are made.
  • the two housing bodies can be releasably connected to one another be so that in the event of defects in the pump module not the entire Pump module must be replaced, but parts of it can be exchanged.
  • the multi-part structure of the module housing enables the Valve chamber and / or the pump chamber from the contact surface to incorporate their respective housing bodies into them.
  • the valve chamber is particularly easy to manufacture, if it comes from an axial bore in the contact surface of its housing body is formed.
  • the stroke of the piezoelectric lifting unit for a direct Actuation of the valve element is generally not sufficient it is recommended that in the module housing one in the power transmission path between the piezoelectric Lifting unit and the valve member arranged, the actuating stroke of the piezoelectric lifting unit hydraulic Power transmission line or hydraulic coupling is trained. Due to the short hydraulic transmission line can be a very stiff, low vibration Coupling between the piezoelectric lifting unit and the Valve organ can be achieved, which is a very precise Allows valve control. In addition, the hydraulic Power transmission path a directional diversion of Stroke direction of the piezoelectric lifting unit are effected, so that there is great freedom in positioning the control valve assembly and the actuator inside the pump module.
  • the pump module shown in Figure 1 is part of a modular built pump-line-nozzle-diesel injection system for a motor vehicle internal combustion engine and is not described in detail illustrated manner in an installation opening of an engine block of the internal combustion engine used and fixed therein.
  • This pump model includes one generally designated 10 High pressure piston pump, the pump piston 12 in a cylinder bore 14 of a module housing 16 of the pump module and in this cylinder bore 14 by means of a a camshaft of the internal combustion engine coupled cam follower drive 18 in the direction of a housing axis forming cylinder axis 20 is movable up and down.
  • the nozzle module contains an in an injection nozzle projecting a combustion chamber of the internal combustion engine as well as one under the pressure of the fuel injection line delivered fuel opening, otherwise however, the injector is closed.
  • module housing 16 branches off from the conveyor channel 24 low-pressure return channel 28 indicated by dashed lines, which to the outside in a manner not shown of the module housing 16 leads and there with one to the fuel source leading fuel return line connectable is.
  • a control valve 30 allows the return channel 28 optionally to release or block completely or partially.
  • the control valve is at the delivery stroke of the pump piston 12 30 closed and accordingly the return channel 28 blocked, the fuel delivered by the piston pump 10 compressed and under high pressure via the conveyor channel 24 passed into the fuel injection line.
  • this Control valve 30, on the other hand, is at least partially open, flows depending on the degree of opening of the control valve 30 Part of the fuel expelled from the pump work space 22 from the return channel 28 under low pressure. Appropriate control of the control valve 30 can thus set the rate of fuel injected as needed and their chronological course are designed.
  • a valve actuator 32 which, as a stroke generator, has a lifting body 34 made of piezoelectric material which, when activated by an electronic control unit (not shown) of the injection system, carries out lifting movements in an axis-parallel stroke direction 36.
  • the lifting body 34 is preferably formed by a layer composite of a plurality of piezo material layers which are arranged one above the other along the lifting direction 36 and are each electrically contacted. It is coupled to a piston 38, which is accommodated in a cylindrical bore 40 of the module housing 16 so as to be movable in the stroke direction 36.
  • the piston 38 forms an input part of the stroke of the Lifting body 34 translating, so enlarging and thus a hydraulic coupler representing a power transmission link 42, the output part of one in a cylindrical Valve chamber 44 reciprocating as a spool formed valve body 46 of the control valve 30 is formed.
  • the module housing 16 has two separately manufactured, axially juxtaposed housing body 48, 50, which face one another in an axis-normal separating plane 52 axial contact surfaces 54, 56 abut each other.
  • the two of a metallic material, preferably Steel, manufactured body 48, 50 are detachable Firmly connected to each other, for example by means of a union nut 58, although it is not excluded the housing bodies 48, 50 e.g. inseparable by welding connect to.
  • the cylinder bore 14 receiving the pump piston 12 is completely contained in the housing body 48. It ends axially in front of the parting plane 52 and is remote from the parting plane Axial end face of the housing body 48 incorporated into this.
  • valve chamber 44 with the valve body 46 completely housed in the other housing body 50, to which the valve actuator 32 is also attached.
  • the conveyor channel 24 runs from the one housing body 48 over the parting plane 52 into the other housing body 50.
  • valve chamber 44 of the control valve 30 from the contact surface 56 of the housing body 50 forth as an axially parallel blind bore in this is incorporated.
  • the valve body 46 is in front of the Connection of the two housing bodies 48, 50 simultaneously with one Valve spring 60 inserted into this blind hole.
  • the Valve spring 60 tensions valve body 46 into an open position before in the fuel from the delivery channel 24 over an annular space 62 surrounding the valve chamber 44 on one Control edge 64 of the valve chamber 44 over into the return channel 28 can flow.
  • the valve body 46 becomes axial in front of the control edge 64 moves what the flow connection between conveyor channel 24th and return channel 28 interrupts.
  • the bore 40 receiving the piston 38 is also from the contact surface 56 of the housing body 50 axially parallel incorporated into this.
  • a connecting channel 66 connects the bore 40 with the blind bore forming the valve chamber 44.
  • the connecting channel 66 is between the contact surfaces 54, 56 of the two housing bodies 48, 50.
  • the contact surface 56 is preferably used of the housing body 50, for example, a channel-shaped one Machined recess, which holes 40 and 44th cuts.
  • connection channel 66 and the end surface of the valve body near the parting line 46 delimited space within the valve chamber 44 are filled with a hydraulic fluid and form such a hydraulic power transmission path of the lifting coupler 42 between the piston 38 and the valve body 46. Due to the different size of the hydraulically effective Surfaces of the piston 38 and the valve body 46 is a small stroke of the piston 38 into a much larger one Stroke of the valve body 46 implemented.
  • the connecting channel 66 enables a directional change the lifting action of the lifting body 34 e.g. as in the present Embodiment 180 degrees, the great freedom with a view to arranging the Control valve 30 allowed within the module housing 16.
  • a spacer nose 68 formed on the valve body 46 prevents that the hydraulically effective end surface of the valve body 46 in its open position by the valve spring 60 pressed against the contact surface 54 of the housing body 48 is lost and thus the effect of hydraulic pressure goes.
  • FIG. 3 and 4 differs differs from the first embodiment essentially in that that the valve body 46a is not axially parallel, but is installed normal to the axis, and the valve chamber 44a accordingly from the outside of the module housing 16a forth substantially perpendicular to the axis 20a in the module housing 16a is drilled. To the outside is the valve chamber 44a closed by a screwed plug 72a which the valve body 46a is in its open position supported with the spacer 68.
  • valve actuator 32a is slight with an axis 20a inclined lifting direction 36a of its lifting body 34a on the Module housing 16a mounted, but what about the total slim design of the pump module does not change anything significant.
  • the module housing can in this second embodiment have a one-piece housing body that both the cylinder bore 14a for the pump piston 12a as also contains the valve chamber 44a and also the valve actuator 32a wears. Nevertheless, there is also a split here of the module housing 16a similar to the first embodiment conceivable, as it is by the dashed parting plane 52a is indicated in Figure 3.

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Abstract

Es wird ein Einzelzylinder-Pumpmodul für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Verbrennungsmaschine vorgeschlagen, umfassend ein Modulgehäuse (16); eine Kraftstoffpumpe (10) zur Förderung von Kraftstoff in eine an einen Leitungsanschluß (26) des Pumpmoduls anschließbare und zu einem Einspritzmodul führende Kraftstoffeinspritzleitung, wobei die Kraftstoffpumpe einen in einer zylindrischen Pumpenkammer (14) des Modulgehäuses axial beweglich aufgenommenen Pumpenkolben (12) aufweist; eine Steuerventilanordnung (30) zur Steuerung des von der Kraftstoffpumpe in die Kraftstoffeinspritzleitung geförderten Kraftstoffstroms, wobei die Steuerventilanordnung ein in einer Ventilkammer (44) des Modulgehäuses verstellbar aufgenommenes Ventilorgan (46) aufweist; und eine Stelleinrichtung (32) zur Betätigung des Ventilorgans. Erfindungsgemäß umfaßt die Stelleinrichtung eine mit dem Ventilorgan in Stellverbindung stehende piezoelektrische Hubeinheit (34). Bei einer bevorzugten Variante weist das Modulgehäuse zwei gesondert hergestellte, fest miteinander verbundene Gehäusekörper (48, 50) auf, deren einer (48) mit der Pumpenkammer und deren anderer (50) mit der Ventilkammer ausgeführt ist (Figur 1). <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Einzelzylinder-Pumpmodul für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Verbrennungsmaschine nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Derartige Pumpmodule werden in der Praxis in sogenannten Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzsystemen für Dieselkraftstoff eingesetzt. Dies sind modular aufgebaute Hochdruck-Einspritzsysteme, die für jeden Zylinder einer Verbrennungsmaschine ein eigenes Pumpmodul aufweisen, das über eine Hochdruck-Kraft-stoffeinspritzleitung mit einem zugehörigen Düsenmodul verbindbar ist. Für allgemeine Informationen betreffend Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzsysteme wird beispielhaft verwiesen auf die Publikation "Dieseleinspritztechnik im Überblick", Bosch-Technische Unterrichtung Nr. 1987 722038, 3. Auflage 1998, S. 49.
Gattungsgemäße Pumpmodule für Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzsysteme werden bisher mit Magnetventilen zur Steuerung des in die Kraftstoffeinspritzleitung geförderten Kraftstoffstroms ausgerüstet. Elektromagnetische Ventilsteller bauen jedoch vergleichsweise groß, was bei den beengten Platzverhältnissen, die in der Regel in modernen Kraftfahrzeugen herrschen, nachteilig ist. Außerdem können gängige Magnetventile nur zwischen zwei Schaltstellungen, nämlich offen und geschlossen, umgeschaltet werden, was dem Wunsch nach individueller Einstellbarkeit des zeitlichen Einspritzverlaufs entgegensteht.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung sieht nunmehr für ein gattungsgemäßes Pumpmodul vor, daß die Stelleinrichtung eine mit dem Ventilorgan in Stellverbindung stehende piezoelektrische Hubeinheit umfaßt.
Piezosteller beanspruchen wesentlich weniger Bauraum als elektromagnetische Ventilsteller und kommen deshalb der Forderung nach einer geringen Baugröße des Pumpmoduls entgegen.
Zugleich lassen sich Piezosteller kontinuierlich zwischen ihren Endstellungen verstellen, so daß der in die Kraftstoffeinspritzleitung geleitete Kraftstoffstrom und damit die Rate des eingespritzten Kraftstoffs kontinuierlich verändert werden können. Dies erlaubt eine individuelle Formung des zeitlichen Einspritzverlaufs, d.h. ein sogenanntes "rate shaping", und vor allem eine betriebszustandsabhängige Anpassung des Einspritzverlaufs.
Eine geringe radiale Baugröße des Pumpmoduls läßt sich erzielen, wenn die piezoelektrische Hubeinheit mit im wesentlichen parallel zur Gehäuseachse des Modulgehäuses oder unter einem kleinen spitzen Winkel zu dieser verlaufender Hubrichtung an dem Modulgehäuse montierbar ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Modulgehäuse axial länglich ist und die piezoelektrische Hubeinheit im Bereich einer axialen Stirnseite des Modulgehäuses an diesem montierbar ist. Eine besonders schlanke Gestaltung des Pumpmoduls ergibt sich, wenn die piezoelektrische Hubeinheit im wesentlichen innerhalb eines virtuellen axialen Hüllzylinders des Modulgehäuses angeordnet ist. Aufgrund der geringen Baugröße der piezoelektrischen Hubeinheit ist es ohne weiteres möglich, auch den Leitungsanschluß im Bereich der axialen Stirnseite des Modulgehäuses anzuordnen.
Der Fertigungsaufwand für das Pumpmodul kann bei einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung dadurch verringert werden, daß das Modulgehäuse zwei gesondert hergestellte, fest miteinander verbundene Gehäusekörper aufweist, welche mit gegenüberliegenden Anlageflächen axial aneinander anliegen, wobei einer der Gehäusekörper mit der Pumpenkammer ausgeführt ist und der andere Gehäusekörper mit der Ventilkammer ausgeführt ist. Auf diese Weise kann die Ventilkammer getrennt von dem die Pumpenkammer enthaltenden Gehäusekörper hergestellt werden. Bevorzugt ist die piezoelektrische Hubeinheit dabei an dem mit der Ventilkammer ausgeführten Gehäusekörper anbringbar.
Die beiden Gehäusekörper können lösbar miteinander verbindbar sein, so daß bei Mängeln an dem Pumpmodul nicht das gesamte Pumpmodul ersetzt werden muß, sondern Teile davon ausgetauscht werden können.
Die Mehrteiligkeit des Modulgehäuses ermöglicht es, die Ventilkammer oder/und die Pumpenkammer von der Anlagefläche ihres jeweiligen Gehäusekörpers her in diesen einzuarbeiten. Besonders leicht läßt sich dabei die Ventilkammer herstellen, wenn sie von einer Axialbohrung in der Anlagefläche ihres Gehäusekörpers gebildet ist.
Da der Hubweg der piezoelektrischen Hubeinheit für eine direkte Betätigung des Ventilorgans in der Regel nicht ausreichend ist, empfiehlt es sich, daß in dem Modulgehäuse eine im Kraftübertragungsweg zwischen der piezoelektrischen Hubeinheit und dem Ventilorgan angeordnete, den Betätigungshub der piezoelektrischen Hubeinheit übersetzende hydraulische Kraftübertragungsstrecke bzw. hydraulische Koppelung ausgebildet ist. Durch die kurze hydraulische Kraftübertragungsstrecke kann eine sehr steife, schwingungsarme Kopplung zwischen der piezoelektrischen Hubeinheit und dem Ventilorgan erreicht werden, die eine ausgesprochen exakte Ventilsteuerung zuläßt. Zudem kann mittels der hydraulischen Kraftübertragungsstrecke eine Richtungsumlenkung der Hubrichtung der piezoelektrischen Hubeinheit bewirkt werden, so daß eine große Gestaltungsfreiheit bei der Positionierung der Steuerventilanordnung und der Stelleinrichtung innerhalb des Pumpmoduls besteht.
Bei einer Ausführung des Modulgehäuses mit zwei gesondert hergestellten, fest miteinander verbindbaren Gehäusekörpern, welche mit gegenüberliegenden Anlageflächen aneinander anliegen, ist es im Hinblick auf einen geringen Herstellungsaufwand günstig, wenn die hydraulische Kraftübertragungsstrecke zumindest auf einem Teil ihrer Länge zwischen den Anlageflächen der beiden Gehäusekörper verläuft.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Zeichnung
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
  • Figur 1 einen Axiallängsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pumpmoduls;
  • Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Figur 1 in schematischer Vereinfachung;
  • Figur 3 einen Axiallängsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pumpmoduls; und
  • Figur 4 einen vergrößerten Ausschnitt der Figur 3 wiederum in schematischer Vereinfachung.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
    Das in Figur 1 gezeigte Pumpmodul ist Teil eines modular aufgebauten Pumpe-Leitung-Düse-Dieseleinspritzsystems für einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor und wird in nicht näher dargestellter Weise in eine Einbauöffnung eines Motorblocks des Verbrennungsmotors eingesetzt und darin befestigt.
    Dieses Pumpmodel umfaßt eine allgemein mit 10 bezeichnete Hochdruck-Kolbenpumpe, deren Pumpenkolben 12 in einer Zylinderbohrung 14 eines Modulgehäuses 16 des Pumpmoduls aufgenommen und in dieser Zylinderbohrung 14 mittels eines an eine Nockenwelle des Verbrennungsmotors angekoppelten Nokkenfolgertriebs 18 in Richtung einer zugleich eine Gehäuseachse bildenden Zylinderachse 20 auf- und abbewegbar ist.
    In einem axial nach unten gerichteten Ansaughub des Pumpenkolbens 12 wird Kraftstoff von einer nicht näher dargestellten Kraftstoffquelle über eine an das Pumpmodul anschließbare Kraftstoffversorgungsleitung in einen von dem Pumpenkolben 12 in der Zylinderbohrung 14 begrenzten Pumpenarbeitsraum 22 gesaugt. Der angesaugte Kraftstoff wird in einem axial nach oben gerichteten Förderhub des Pumpenkolbens 12 aus dem Pumpenarbeitsraum 22 in einen an diesen in dem Modulgehäuse 16 anschließenden Förderkanal 24 ausgestoßen. Der Förderkanal 24 verläuft in dem Modulgehäuse 16 bis zu einem Leitungsanschluß 26, an den eine das Pumpmodul mit einem nicht näher dargestellten Düsenmodul verbindende Hochdruck-Kraftstoffeinspritzleitung angeschlossen werden kann.
    Das Düsenmodul enthält in an sich bekannter Weise eine in einen Brennraum des Verbrennungsmotors ragende Einspritzdüse sowie ein unter dem Druck des über die Kraftstoffeinspritzleitung angelieferten Kraftstoffs öffnendes, ansonsten jedoch geschlossenes Einspritzventil.
    In dem Modulgehäuse 16 zweigt von dem Förderkanal 24 ein gestrichelt angedeuteter Niederdruck-Rücklaufkanal 28 ab, welcher in nicht näher dargestellter Weise zur Außenseite des Modulgehäuses 16 führt und dort mit einer zu der Kraftstoffquelle führenden Kraftstoffrücklaufleitung verbindbar ist.
    Ein Steuerventil 30 erlaubt es, den Rücklaufkanal 28 wahlweise vollständig oder teilweise freizugeben oder zu sperren. Ist beim Förderhub des Pumpenkolbens 12 das Steuerventil 30 geschlossen und entsprechend der Rücklaufkanal 28 gesperrt, wird der von der Kolbenpumpe 10 geförderte Kraftstoff verdichtet und unter hohem Druck über den Förderkanal 24 in die Kraftstoffeinspritzleitung geleitet. Ist das Steuerventil 30 dagegen zumindest teilweise geöffnet, fließt ein vom Öffnungsgrad des Steuerventils 30 abhängiger Teil des aus dem Pumpenarbeitsraum 22 ausgestoßenen Kraftstoffs unter niedrigem Druck über den Rücklaufkanal 28 ab. Durch geeignete Ansteuerung des Steuerventils 30 kann so die Rate des eingespritzten Kraftstoffs nach Bedarf eingestellt und ihr zeitlicher Verlauf gestaltet werden.
    Zur Betätigung des Steuerventils 30 dient ein Ventilsteller 32, der als Huberzeuger einen Hubkörper 34 aus piezoelektrischem Material aufweist, welcher bei Ansteuerung durch eine nicht gezeigte elektronische Steuereinheit des Einspritzsystems Hubbewegungen in einer achsparallelen Hubrichtung 36 ausführt. Der Hubkörper 34 ist bevorzugt von von einem Schichtenverbund aus einer Vielzahl längs der Hubrichtung 36 übereinander angeordneter, jeweils einzeln elektrisch kontaktierter Piezomaterialschichten gebildet. Er ist mit einem Kolben 38 gekoppelt, welcher
       in einer zylindrischen Bohrung 40 des Modulgehäuses 16 in Hubrichtung 36 beweglich aufgenommen ist.
    Der Kolben 38 bildet einen Eingangsteil eines den Hub des Hubkörpers 34 übersetzenden, also vergrößernden und damit eine Kraftübertragungsstrecke darstellenden Hydraulikkopplers 42, dessen Ausgangsteil von einem in einer zylindrischen Ventilkammer 44 hin- und herbeweglichen, als Kolbenschieber ausgebildeten Ventilkörper 46 des Steuerventils 30 gebildet ist.
    Das Modulgehäuse 16 weist zwei getrennt voneinander hergestellte, axial aneinandergesetzte Gehäusekörper 48, 50 auf, welche in einer achsnormalen Trennebene 52 mit einander zugewandten axialen Anlageflächen 54, 56 aneinander anliegen.
    Die beiden aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise Stahl, gefertigten Gehäusekörper 48, 50 sind in lösbarer Weise fest miteinander verbunden, etwa mittels einer Überwurfmutter 58, wobei es jedoch nicht ausgeschlossen ist, die Gehäusekörper 48, 50 z.B. durch Schweißen unlösbar miteinander zu verbinden.
    Die den Pumpenkolben 12 aufnehmende Zylinderbohrung 14 ist vollständig im Gehäusekörper 48 enthalten. Sie endet axial vor der Trennebene 52 und ist von der trennebenenfernen axialen Stirnseite des Gehäusekörpers 48 her in diesen eingearbeitet.
    Dagegen ist die Ventilkammer 44 mit dem Ventilkörper 46 vollständig in dem anderen Gehäusekörper 50 untergebracht, an dem außerdem noch der Ventilsteller 32 befestigt ist. Der Förderkanal 24 verläuft von dem einen Gehäusekörper 48 über die Trennebene 52 in den anderen Gehäusekörper 50.
    Es wird nun zusätzlich auf die Skizze der Figur 2 verwiesen, wo Details des Steuerventils 30 und des Hydraulikkopplers 42 zu erkennen sind. Dabei ist zu sehen, daß die Ventilkammer 44 des Steuerventils 30 von der Anlagefläche 56 des Gehäusekörpers 50 her als achsparallele Sackbohrung in diesen eingearbeitet ist. Der Ventilkörper 46 wird vor der Verbindung der beiden Gehäusekörper 48, 50 zugleich mit einer Ventilfeder 60 in diese Sackbohrung eingeschoben. Die Ventilfeder 60 spannt den Ventilkörper 46 in eine Öffnungsstellung vor, in der Kraftstoff aus dem Förderkanal 24 über einen die Ventilkammer 44 umschließenden Ringraum 62 an einer Steuerkante 64 der Ventilkammer 44 vorbei in den Rücklaufkanal 28 fließen kann. Beim Schließen des Steuerventils 30 wird der Ventilkörper 46 axial vor die Steuerkante 64 bewegt, was die Strömungsverbindung zwischen Förderkanal 24 und Rücklaufkanal 28 unterbricht.
    Die den Kolben 38 aufnehmende Bohrung 40 ist ebenfalls von der Anlagefläche 56 des Gehäusekörpers 50 her achsparallel in diesen eingearbeitet. Ein Verbindungskanal 66 verbindet die Bohrung 40 mit der die Ventilkammer 44 bildenden Sackbohrung. Der Verbindungskanal 66 ist zwischen den Anlageflächen 54, 56 der beiden Gehäusekörper 48, 50 ausgebildet. Zu seiner Herstellung wird bevorzugt in die Anlagefläche 56 des Gehäusekörpers 50 eine beispielsweise rinnenförmige Ausnehmung eingearbeitet, welche die Bohrungen 40 und 44 schneidet.
    Der von der trennebenennahen Stirnseite des Kolbens 38 abgegrenzte Raum innerhalb der Bohrung 40, der Verbindungskanal 66 und der von der trennebenennahen Endfläche des Ventilkörpers 46 abgegrenzte Raum innerhalb der Ventilkammer 44 sind mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt und bilden so eine hydraulische Kraftübertragungsstrecke des Hubkopplers 42 zwischen dem Kolben 38 und dem Ventilkörper 46. Aufgrund der unterschiedlichen Größe der hydraulisch wirksamen Flächen des Kolbens 38 und des Ventilkörpers 46 wird ein geringer Hub des Kolbens 38 in einen wesentlichen größeren Hub des Ventilkörpers 46 umgesetzt.
    Der Verbindungskanal 66 ermöglicht dabei eine Richtungsumlenkung der Hubwirkung des Hubkörpers 34 z.B. wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel um 180 Grad, die große Freiheiten im Hinlick auf eine möglichst günstige Anordnung des Steuerventils 30 innerhalb des Modulgehäuses 16 erlaubt.
    Eine an den Ventilkörper 46 angeformte Abstandsnase 68 verhindert, daß die hydraulisch wirksame Endfläche des Ventilkörpers 46 in dessen Öffnungsstellung durch die Ventilfeder 60 gegen die Anlagefläche 54 des Gehäusekörpers 48 gedrückt wird und so der Einwirkung des Hydraulikdrucks verloren geht.
    Wie in Figur 1 gut erkennbar ist, sind sowohl der Leitungsanschluß 26 als auch der Ventilsteller 32 innerhalb eines virtuellen, gestrichelt angedeuteten axialen Hüllzylinders 70 des Pumpmoduls an der pumpenfernen axialen Stirnseite des Modulgehäuses 16 angeordnet, was zu einer in axialer Richtung äußerst schlanken Bauform des Pumpmoduls führt.
    In den Figuren 3 und 4 sind gleiche oder gleichwirkende Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen wie in den Figuren 1 und 2 versehen, jedoch ergänzt um einen Kleinbuchstaben. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird zur Erläuterung dieser Komponenten auf die vorangehende Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen.
    Das Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß der Ventilkörper 46a nicht achsparallel, sondern achsnormal eingebaut ist, und die Ventilkammer 44a dementsprechend von der Außenseite des Modulgehäuses 16a her im wesentlichen senkrecht zur Achse 20a in das Modulgehäuse 16a gebohrt ist. Nach außen hin ist die Ventilkammer 44a durch einen eingeschraubten Stopfen 72a verschlossen, an dem sich der Ventilkörper 46a in seiner Öffnungsstellung mit der Abstandsnase 68 abstützt.
    Der Ventilsteller 32a ist mit einer zur Achse 20a geringfügig geneigten Hubrichtung 36a seines Hubkörpers 34a an dem Modulgehäuse 16a montiert, was jedoch an der insgesamt schlanken Bauform des Pumpmoduls nichts wesentliches ändert.
    Das Modulgehäuse kann bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel einen einstückigen Gehäusekörper aufweisen, der sowohl die Zylinderbohrung 14a für den Pumpenkolben 12a als auch die Ventilkammer 44a enthält und außerdem den Ventilsteller 32a trägt. Dennoch ist auch hier eine Zweiteilung des Modulgehäuses 16a ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel denkbar, wie es durch die gestrichelte Trennebene 52a in Figur 3 angedeutet ist.

    Claims (13)

    1. Einzelzylinder-Pumpmodul für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Verbrennungsmaschine, umfassend ein Modulgehäuse (16); eine Kraftstoffpumpe (10) zur Förderung von Kraftstoff in eine an einen Leitungsanschluß (26) des Pumpmoduls anschließbare und zu einem Einspritzmodul führende Kraftstoffeinspritzleitung, wobei die Kraftstoffpumpe (10) einen in einer zylindrischen Pumpenkammer (14) des Modulgehäuses (16) axial beweglich aufgenommenen Pumpenkolben (12) aufweist; eine Steuerventilanordnung (30) zur Steuerung des von der Kraftstoffpumpe (10) in die Kraftstoffeinspritzleitung geförderten Kraftstoffstroms, wobei die Steuerventilanordnung (30) ein in einer Ventilkammer (44) des Modulgehäuses (16) verstellbar aufgenommenes Ventilorgan (46) aufweist; und eine Stelleinrichtung (32) zur Betätigung des Ventilorgans (46), dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung (32) eine mit dem Ventilorgan (46) in Stellverbindung stehende piezoelektrische Hubeinheit (34) umfaßt.
    2. Pumpmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische Hubeinheit (34) mit im wesentlichen parallel zu einer Gehäuseachse (20) des Modulgehäuses (16) oder unter einem kleinen spitzen Winkel zu dieser verlaufender Hubrichtung (36) an dem Modulgehäuse (16) montierbar ist.
    3. Pumpmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Modulgehäuse (16) axial länglich ist und die piezoelektrische Hubeinheit (34) im Bereich einer axialen Stirnseite des Modulgehäuses (16) an diesem montierbar ist.
    4. Pumpmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische Hubeinheit (34) im wesentlichen innerhalb eines virtuellen axialen Hüllzylinders (70) des Modulgehäuses (16) angeordnet ist.
    5. Pumpmodul nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Leitungsanschluß (26) im Bereich der axialen Stirnseite des Modulgehäuses (16) angeordnet ist.
    6. Pumpmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Modulgehäuse (16) zwei gesondert hergestellte, fest miteinander verbundene Gehäusekörper (48, 50) aufweist, welche mit gegenüberliegenden Anlageflächen (54, 56) axial aneinander anliegen, wobei einer (48) der Gehäusekörper (48, 50) mit der Pumpenkammer (14) ausgeführt ist und der andere Gehäusekörper (50) mit der Ventilkammer (44) ausgeführt ist.
    7. Pumpmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäusekörper (48, 50) lösbar miteinander verbindbar sind.
    8. Pumpmodul nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische Hubeinheit (34) an dem mit der Ventilkammer (44) ausgeführten Gehäusekörper (50) anbringbar ist.
    9. Pumpmodul nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkammer (44) oder/und die Pumpenkammer (14) von der Anlagefläche (54, 56) ihres jeweiligen Gehäusekörpers (48, 50) her in diesen eingearbeitet ist.
    10. Pumpmodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkammer (44) von einer Axialbohrung in der Anlagefläche (56) ihres Gehäusekörpers (50) gebildet ist.
    11. Pumpmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Modulgehäuse (16) eine im Kraftübertragungsweg zwischen der piezoelektrischen Hubeinheit (34) und dem Ventilorgan (46) angeordnete, den Betätigungshub der piezoelektrischen Hubeinheit (34) übersetzende hydraulische Kraftübertragungsstrecke (42) ausgebildet ist.
    12. Pumpmodul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Kraftübertragungsstrecke (42) eine Richtungsumlenkung der Hubrichtung der piezoelektrischen Hubeinheit (34) bewirkt.
    13. Pumpmodul nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausführung des Modulgehäuses (16) mit zwei gesondert hergestellten, fest miteinander verbindbaren Gehäusekörpern (48, 50), welche mit gegenüberliegenden Anlageflächen (54, 56) aneinander anliegen, die hydraulische Kraftübertragungsstrecke (42) zumindest auf einem Teil (66) ihrer Länge zwischen den Anlageflächen (54, 56) der beiden Gehäusekörper (48, 50) verläuft.
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