EP1431576A1 - Kolbenpumpe - Google Patents

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EP1431576A1
EP1431576A1 EP03014382A EP03014382A EP1431576A1 EP 1431576 A1 EP1431576 A1 EP 1431576A1 EP 03014382 A EP03014382 A EP 03014382A EP 03014382 A EP03014382 A EP 03014382A EP 1431576 A1 EP1431576 A1 EP 1431576A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
piston pump
housing
pump
quantity control
Prior art date
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Granted
Application number
EP03014382A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1431576B1 (de
Inventor
Helmut Rembold
Wolfgang Bueser
Uwe Richter
Bernd Koch
Frank-Holger Schoefer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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 EP1431576A1 publication Critical patent/EP1431576A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1431576B1 publication Critical patent/EP1431576B1/de
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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
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404—Details or component parts
    • 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
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404—Details or component parts
    • F04B1/0421—Cylinders

Definitions

  • the invention relates to a piston pump, in particular a High-pressure fuel pump for internal combustion engines with Direct injection, with a pump housing and with a Quantity control valve with a valve housing.
  • Such a piston pump is known from DE 199 38 504 A1 known.
  • This is a single-cylinder high-pressure pump, which in a fuel system Internal combustion engine is used and their pistons of a camshaft of an internal combustion engine in a forward and Movement can be offset.
  • the Piston pump Into the pump housing the Piston pump is a housing of a quantity control valve screwed in and sealed with O-rings. With the Quantity control valve, the flow rate of the piston pump be set.
  • DE 198 34 121 A1 discloses a Fuel supply system of an internal combustion engine, at which is also a fuel pump is used, whose Quantity control valve to the housing of the fuel pump is flanged.
  • Object of the present invention is a piston pump of the aforementioned type so educate that with a higher efficiency works.
  • the piston pump according to the invention operates with a higher Efficiency, since it has less damage volumes are. This is made possible by the rigid and insoluble Connection of the valve housing of the quantity control valve with the pump housing of the piston pump. This can namely the O-ring seals are completely eliminated, or they can be at least simpler, smaller and more fluid tight be executed.
  • the quantity control valve and the Pump housings thus form an inseparable unit, which also facilitates the production of the piston pump.
  • the Advantages of the invention are particularly concise if the Pump housing or at least that part with which the Quantity control valve is connected, made of steel be, as this allows a particularly good seal.
  • Piston pump is suggested that the valve body with welded to the pump housing.
  • Such Connection between the pump housing and the valve housing is particularly fluid-tight and stabilizes the one hand Valve housing and on the other hand, the pump housing. Furthermore can such a welded joint in one place be placed with regard to the reduction of Schadvolumina is particularly favorable.
  • the head section as executed overall substantially flat adapter plate is, and if the valve body with the adapter plate connected is.
  • the adapter plate and the valve body can thus be manufactured as a unit, which the Production simplified. This especially if the Adapter plate is made of steel.
  • the Quantity control valve comprises a coil part and that the Valve housing from one side and the coil part of the other side is inserted in the head section. At the Assembly will automatically set the quantity control valve on Pump housing or at the head portion fixed.
  • valve housing is pressed into the head section and the Spool part is caulked with the head portion.
  • piston pump according to the invention is characterized that it has a fixing portion, and that between the head portion and the attachment portion clamped a line part for the discharge of leakage fluid is.
  • This cable part is easy to make and over fixed the tension in a simple way.
  • the piston pump having a fixing portion, and that between the Head portion and the attachment portion a Device for damping pressure pulsations clamped is. Since this device is thus a independent component, the device can be used for Damping of pressure pulsations optimally to the requirements be adapted to the specific fuel system.
  • a further advantageous embodiment is apparent characterized in that between a pumping room and a High pressure connection and / or a low pressure connection in The head section in each case at least one crescent-shaped Flow space is present. This facilitates the Integration of the quantity control valve, as a costly Angle alignment of the valve body is not required is.
  • the housings are protected against climatic and environmental influences well protected when the exposed areas of the Valve housing and at least partially the Pump housing with a plastic material in one piece are overmoulded.
  • the unit made in this way can Therefore, they are made of materials that are not Corrosion resistant, but inexpensive and easy to work with are.
  • the switching precision of the quantity control valve and thus the Precision in adjusting the flow rate of the Piston pump is improved when the quantity control valve a magnet armature, which from a sleeve a non-magnetic material is guided.
  • the quantity control valve is an elongate valve element comprises, which is guided by a guide plate, which is pressed into a portion of the valve housing.
  • the insertion of the guide plate is beyond comparatively inexpensive.
  • the quantity control valve a Magnetic armature and a counter pole includes, both at least partially chromed.
  • this Chrome layer is the easy way for the Function of the quantity control valve required air gap created between the armature and the opposite pole.
  • the Smooth running of the armature can be improved.
  • valve member When the piston pump is an inlet valve with a Valve member comprises, which of the valve element of Quantity control valve can be applied to form that Inlet valve on the one hand and the quantity control valve on the other hand, in a sense, a functional unit, leading to a further reduction in the size of the Piston pump and a reduction in the damage volumes leads.
  • DE 198 34 121 A1 which are hereby expressly incorporated into the present invention is included.
  • the distance between the valve element and Valve member determined by at least one adjustment plate which is located upstream of the valve member.
  • a quantity control valve can be used be dispensed with a comparatively large stroke, since the gap can be set very accurately and small.
  • a magnetic circuit design is possible, the For example, no regulated amplifier needed more. Of the This is because no high initial current is needed will, with as quickly as possible a corresponding Magnetic field with high initial power is built up to one correspondingly large working gap to be bridged.
  • a fuel system carries the total in FIG Reference numeral 10.
  • An electric fuel pump (“Pre-feed pump”) with the reference numeral 12 promotes Fuel from a reservoir 14.
  • the electrical Fuel pump 12 promotes the fuel to a High-pressure fuel pump 16. This is not on here more detailed manner of a camshaft an internal combustion engine 11, to which the Fuel system 10 is heard, powered.
  • the high pressure fuel pump 16 compresses the fuel to a very high pressure and encourages him to one Fuel rail 18 ("Rail"). There are several of these Injectors 20 are connected, which direct the fuel inject associated combustion chambers 22 in each of them.
  • the Amount of funded by the high-pressure fuel pump 16 Fuel is from a quantity control valve 24th set, which of a control and regulating device 26th is controlled.
  • the high pressure fuel pump 16 is a 1-cylinder piston pump whose piston in the figures 2 and 3, the reference numeral 28 carries.
  • the piston is in one Cylinder section 30 out. This one is on here again not shown manner with a Head portion 32 fluid-tight manner. Of the Cylinder portion 30 and the head portion 32 are part a pump housing 34.
  • the quantity control valve 24 comprises a valve housing 36, which in turn consists of a lower part 38 and a top 40 exists.
  • the top 40 is also called a magnetic head designated.
  • a magnetic separating ring 42 is present between the lower part 38 and the upper part 40 . He is with the welded to both parts 38 and 40 (reference numeral 44).
  • the Lower part 38 of the valve housing 36 is connected to the Head portion 32 of the pump housing 34 welded (Reference numeral 46).
  • the valve housing 36 of the Quantity control valve 24 and the upper part in FIG Head portion 32 of the pump housing 34 are provided with a Plastic compound 48 overmolded in a fluid-tight manner.
  • the quantity control valve 24 also includes a Magnetic housing 50 and a solenoid 52.
  • Im Quantity control valve 24 is an elongate cylindrical Valve element 54 is arranged on the upper in Figure 2 End of a magnet armature 56 is pressed.
  • the valve element 54 is performed twice: first, by a in Figure 2 upper needle guide, which by a guide ring 58 is shown, with the lower part 38 of Valve housing 36 is firmly connected. To the other by a lower needle guide in Figure 2, which as a lower angled guide ring 60 is formed, the also with the lower part 38 of the valve housing 36 fixed connected is. Both guide rings 58 and 60 can For example, in the lower part 38 of the valve housing 36th be pressed.
  • valve element 54 On the valve element 54 is between the upper Guide ring 58 and the lower guide ring 60 a Sleeve part 62 pressed, which with the two Guide rings 58 and 60 in the sense of attacks cooperates. Between a radially outward extending circumferential annular ridge 64 of the sleeve part 62 and the lower guide ring 60 is further a spring 66th clamped by the valve element 54 in Figure 2 after is pressed up when the solenoid 52 is de-energized.
  • a Inlet valve 68 housed in the head portion 32 of the pump housing 34 .
  • the valve element 54 In the in Figure 2 shown rest position of the quantity control valve 24 is the valve element 54 only by a small gap s of the Valve member 70 abutting the valve seat 74 is removed.
  • One Low pressure inlet, which continues to the electric Fuel pump 12 leads, carries in Figure 2 the Reference numeral 76.
  • An outlet valve carries the reference numeral 78 and leads to a high pressure port 79. Fluidic between the inlet valve 68, the outlet valve 78 and the Piston 28, a delivery chamber 80 is present.
  • FIGs. 3 and 4 is an area of the high pressure fuel pump 16 visible, essentially below of the range shown in Figure 2.
  • FIG 3 shows a mounting portion 82, with which the High-pressure fuel pump 16, for example, not at one shown engine block of the internal combustion engine 11, to the the fuel system 10 may be attached.
  • the attachment section 82 on the one hand and in the head section 32 on the other hand are coaxial blind hole bushings 84th or 86 available.
  • the blind hole bushings 84th or 86 is respectively the end of a pipe section 88th plugged in and over O-rings (without reference number) sealed.
  • the lower blind hole bushing 86 communicates via a leakage channel 90 with a pressure relief groove 92 in Cylinder section 30.
  • the blind hole bushing 86 communicates also in a manner not shown with the Inlet 76.
  • In the pipe section 88 is a pressure damper 94th available.
  • the structure of the high-pressure fuel pump 16 with the Quantity control valve 24 is carried out as follows:
  • the armature 56 is on the valve element 54th pressed.
  • the positioning of the magnet armature 56 relative to the valve element 54 takes place comparatively coarse, for example with an accuracy of only ⁇ 0.1 mm.
  • the upper Guide ring 58 in the lower part 38 of the valve housing 36th pressed.
  • the valve element 54 is introduced and the sleeve part 62 is pressed onto the valve element 54 (When the lower guide ring 60 is pressed to stop is, the magnet armature 56 must be previously fine accordingly be positioned).
  • the spring 66 is mounted and the lower Guide ring 60 in the lower part 38 of the valve housing 36th pressed so far until a desired stroke with the Valve element 54 is just possible.
  • the Magnetic separator ring 42 mounted and on the one hand with the Lower part 38 and on the other hand with the upper part 40 of the Valve housing 36 welded. Then the magnet housing becomes 50 pressed onto the lower part 38 of the valve housing 36.
  • a favorable measure of such a gap is about 0.02 to 0.05 mm.
  • Both components will be then welded together and with the plastic mass 48 molded.
  • the biting edge 116 is embossed and under a held corresponding bias.
  • Fig. 5 is an area of another one Embodiment of a high pressure fuel pump 16th shown.
  • Such elements and areas which equivalent functions to elements and areas of in Figures 2 to 4 illustrated embodiment have the same reference numerals and are not explained again in detail.
  • the thickness of the adjusting ring 96 is determined by measuring the Distance from the support surface of the head portion 32 to to the valve member 70 and the bearing surface of the Lower part 38 to the lower end of the valve element 54th determined.
  • Quantity control valve 24 of the armature 56 with a Chrome layer 98 coated.
  • the armature 56 is in a guide sleeve 102 from guided a non-magnetic material.
  • Adjustment ring 96 can also be performed as follows become:
  • valve element 54 is energized coil 52 down to the stop shown in Figure 5, i. until it abuts the valve member 70 during this Operation usefully via a device with a additional closing force is applied.
  • the valve element 54 is still located at the top Stop plate 100 at.
  • the valve housing 36 moves up by the dimension s and then with the Pump housing 34 welded. Because of the advance, namely by a corresponding positioning of the stop plate 100, set magnet armature stroke ensures that the valve element 54 when energized coil 52 the right one Takes position.
  • valve housing 36 moves back by the amount s up and then welded to the pump housing 34.
  • FIG. 6 shows yet another embodiment a high pressure fuel pump 16 shown. there again carry such elements and areas, which equivalent functions to elements and areas of the above have described embodiments, the same Reference numerals, and they are not again in detail explained.
  • the head portion 32 of the pump housing 34 is in the in Figure 6 illustrated embodiment as in Substantially flat adapter plate formed.
  • a stepped bore 104 is present, in which the lower part 38 of the valve housing 36 in Figure 6 from below is pressed.
  • the upper part 40 of the valve housing 36, in the solenoid coil 52 is present then becomes in FIG. 6 placed on top of the adapter plate 32 and with this caulked (see Figure 7, reference numeral 105).
  • the Adapter plate 32 are the inlet 76 and the outlet 79 with the outlet valve 78 is present.
  • the adjustment of the gap s between the valve element 54th the quantity control valve 24 and the valve member 70 of the Inlet valve 68 takes place in its idle state by a annular disk-shaped adjusting plate 114, the upstream is arranged from the valve member 70 and in which in FIG illustrated embodiment forms the valve seat 74.
  • the adjustment plate 114 is in the lower part 38 of Valve housing 36 pressed. Depending on requirements an adjustment plate 114 of a corresponding thickness used.
  • the cylinder portion 30 is opposite to the Adapter plate 32 by an annular biting edge 116, the is formed on the cylinder portion, sealed. Which This annular space (without reference numerals) is with the inlet 76 and the pressure relief groove 92 connected. About not shown screws can the entire bandage axially against the cylinder head of the Internal combustion engine to be braced.

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Abstract

Eine Kolbenpumpe (16) umfasst ein Pumpengehäuse (34) und ein Mengensteuerventil (24) mit einem Ventilgehäuse (36). Zur Steigerung des Wirkungsgrads ist das Ventilgehäuse (36) mit einem Kopfabschnitt (32) des Pumpengehäuses (34) unlösbar starr verbunden (46). <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe für Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung, mit einem Pumpengehäuse und mit einem Mengensteuerventil mit einem Ventilgehäuse.
Eine derartige Kolbenpumpe ist aus der DE 199 38 504 A1 bekannt. Bei dieser handelt es sich um eine Einzylinder-Hochdruckpumpe, welche in einem Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird und deren Kolben von einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine in eine Hin- und Herbewegung versetzt werden kann. In das Pumpengehäuse der Kolbenpumpe ist ein Gehäuse eines Mengensteuerventils eingeschraubt und über O-Ringe abgedichtet. Mit dem Mengensteuerventil kann die Fördermenge des Kolbenpumpe eingestellt werden.
Die DE 198 34 121 A1 offenbart eine Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine, bei der ebenfalls eine Kraftstoffpumpe eingesetzt wird, deren Mengensteuerventil an das Gehäuse der Kraftstoffpumpe angeflanscht ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kolbenpumpe der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie mit einem höheren Wirkungsgrad arbeitet.
Diese Aufgabe wird bei einer Kolbenpumpe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Ventilgehäuse mit einem Kopfabschnitt des Pumpengehäuses unlösbar starr verbunden ist.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe arbeitet mit einem höheren Wirkungsgrad, da bei ihr weniger Schadvolumina vorhanden sind. Dies wird ermöglicht durch die starre und unlösbare Verbindung des Ventilgehäuses des Mengensteuerventils mit dem Pumpengehäuse der Kolbenpumpe. Hierdurch können nämlich die O-Ring-Abdichtungen vollständig entfallen, oder sie können zumindest einfacher, kleiner und fluiddichter ausgeführt werden. Das Mengensteuerventil und das Pumpengehäuse bilden somit eine untrennbare Einheit, was auch die Herstellung der Kolbenpumpe erleichtert. Die Vorteile der Erfindung sind besonders prägnant, wenn das Pumpengehäuse oder zumindest jener Teil, mit dem das Mengensteuerventil verbunden ist, aus Stahl hergestellt werden, da dies eine besonders gute Abdichtung ermöglicht.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
In einer ersten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe wird vorgeschlagen, dass das Ventilgehäuse mit dem Pumpengehäuse verschweißt ist. Eine derartige Verbindung zwischen dem Pumpengehäuse und dem Ventilgehause ist besonders fluiddicht und stabilisiert einerseits das Ventilgehäuse und andererseits das Pumpengehäuse. Außerdem kann eine solche Schweißverbindung an einer Stelle platziert werden, die im Hinblick auf die Reduktion der Schadvolumina besonders günstig ist.
Vorteilhaft ist es auch, wenn der Kopfabschnitt als insgesamt im Wesentlichen ebene Adapterplatte ausgeführt ist, und wenn das Ventilgehäuse mit der Adapterplatte verbunden ist. Die Adapterplatte und das Ventilgehäuse können somit als Einheit gefertigt werden, was die Herstellung vereinfacht. Dies insbesondere dann, wenn die Adapterplatte aus Stahl hergestellt ist.
In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass das Mengensteuerventil ein Spulenteil umfasst und dass das Ventilgehäuse von der einen Seite und das Spulenteil von der anderen Seite in den Kopfabschnitt eingeführt ist. Beim Zusammenbau wird so das Mengensteuerventil automatisch am Pumpengehäuse beziehungsweise an dessen Kopfabschnitt fixiert.
Diese Fixierung ist besonders einfach und dauerhaft, wenn das Ventilgehäuse in den Kopfabschnitt eingepresst und das Spulenteil mit dem Kopfabschnitt verstemmt ist.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass sie einen Befestigungsabschnitt aufweist, und dass zwischen dem Kopfabschnitt und dem Befestigungsabschnitt ein Leitungsteil zur Ableitung von Leckagefluid verspannt ist. Dieses Leitungsteil ist einfach herzustellen und über die Verspannung auf einfache Art und Weise fixiert.
Analog hierzu ist es auch möglich, dass die Kolbenpumpe einen Befestigungsabschnitt aufweist, und dass zwischen dem Kopfabschnitt und dem Befestigungsabschnitt eine Einrichtung zur Dämpfung von Druckpulsationen verspannt ist. Da es sich bei dieser Einrichtung somit um ein eigenständiges Bauteil handelt, kann die Einrichtung zur Dämpfung von Druckpulsationen optimal an die Anforderungen des spezifischen Kraftstoffsystems angepasst werden.
Die Herstellung der Kolbenpumpe wird erleichtert, wenn das Leitungsteil und/oder die Einrichtung zur Dämpfung von Druckpulsationen steckbar sind, da hierdurch eine einfache Fixierung der jeweiligen Teile erreicht wird, ohne dass besondere Werkzeuge erforderlich sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen einem Förderraum und einem Hochdruckanschluss und/oder einem Niederdruckanschluss in dem Kopfabschnitt jeweils mindestens ein sichelförmiger Strömungsraum vorhanden ist. Dies erleichtert die Integration des Mengensteuerventils, da eine aufwandige Winkelausrichtung des Ventilgehäuses nicht erforderlich ist.
Die Gehäuse werden gegenüber Klima- und Umwelteinflüssen gut geschützt, wenn die freiliegenden Bereiche des Ventilgehäuses und mindestens zum Teil auch des Pumpengehäuses mit einem Kunststoffmaterial einstückig umspritzt sind. Die solchermaßen gefertigte Einheit kann daher aus Materialien hergestellt werden, welche zwar nicht korrosionsfest, aber preiswert und leicht zu verarbeiten sind.
Wenn das Mengensteuerventil ein längliches Ventilelement umfasst, an dem eine Anschlaghülse befestigt ist, welche mit mindestens einem gehäusefesten Anschlag zusammenarbeitet, der gleichzeitig zur Führung des Ventilelements dient, wird der Hubbereich des Ventilelements exakt begrenzt und eine hohe Funktionszuverlässigkeit erreicht, bei gleichzeitig geringer Baugröße.
Die Schaltpräzision des Mengensteuerventils und somit die Präzision bei der Einstellung der Fördermenge der Kolbenpumpe wird verbessert, wenn das Mengensteuerventil einen Magnetanker umfasst, welcher von einer Hülse aus einem nichtmagnetischen Material geführt wird.
In die gleiche Richtung zielt jene Weiterbildung, bei welcher das Mengensteuerventil ein längliches Ventilelement umfasst, welches von einer Führungsscheibe geführt wird, die in einen Abschnitt des Ventilgehäuses eingepresst ist. Das Einpressen der Führungsscheibe ist darüber hinaus vergleichsweise preiswert.
Vorgeschlagen wird auch, dass das Mengensteuerventil einen Magnetanker und einen Gegenpol umfasst, welche beide wenigstens bereichsweise verchromt sind. Durch diese Chromschicht wird auf einfache Art und Weise der für die Funktion des Mengensteuerventils erforderliche Luftspalt zwischen dem Magnetanker und dem Gegenpol geschaffen. Darüber hinaus kann durch die verchromte Oberfläche die Leichtgängigkeit des Magnetankers verbessert werden.
Wenn die Kolbenpumpe ein Einlassventil mit einem Ventilglied umfasst, welches von dem Ventilelement des Mengensteuerventils beaufschlagt werden kann, bilden das Einlassventil einerseits und das Mengensteuerventil andererseits in gewisser Weise eine funktionale Einheit, was zu einer weiteren Verringerung der Baugröße der Kolbenpumpe und zu einer Verringerung der Schadvolumina führt. Hierzu wird auch auf die Offenbarung der DE 198 34 121 A1 verwiesen, die hiermit ausdrücklich in die vorliegende Erfindung einbezogen wird.
Dabei wird besonders bevorzugt, wenn bei geschlossenem Ventilglied der Abstand zwischen Ventilelement und Ventilglied durch mindestens eine Einstellplatte bestimmt wird, welche stromaufwärts vom Ventilglied angeordnet ist. Bei dieser Weiterbildung kann auf ein Mengensteuerventil mit einem vergleichsweise großen Hub verzichtet werden, da der Spalt sehr genau und klein eingestellt werden kann. Hierdurch wird eine Magnetkreisauslegung ermöglicht, die beispielsweise keine geregelte Endstufe mehr benötigt. Der Grund hierfür ist, dass kein hoher Anfangsstrom benötigt wird, mit dem möglichst schnell ein entsprechendes Magnetfeld mit hoher Anfangskraft aufgebaut wird, um einen entsprechend großen Arbeitsspalt zu überbrücken.
In die gleiche Richtung zielt jene Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe, bei welcher bei geschlossenem Ventilglied der Abstand zwischen Ventilelement und Ventilglied durch mindestens einen Einstellring bestimmt wird, welcher zwischen dem Ventilgehäuse und dem Pumpengehäuse angeordnet ist. Eine derartige Positionierung ist darüber hinaus relativ einfach zu realisieren.
Alternativ hierzu ist es möglich, dass bei geschlossenem Ventilglied der Abstand zwischen Ventilelement und Ventilglied durch direkte Fixierung der gemessenen axialen Position des Mengensteuerventils im Pumpengehäuse bestimmt ist.
Zeichnung
Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1:
eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems mit einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe;
Figur 2:
einen teilweisen Schnitt durch einen Bereich eines ersten Ausführungsbeispiels der Hochdruck-Kraftstoffpumpe von Figur 1;
Figur 3:
einen teilweisen Schnitt durch einen anderen Bereich der Hochdruck-Kraftstoffpumpe von Figur 2;
Figur 4:
eine Draufsicht auf einen Bereich der Hochdruck-Kraftstoffpumpe von Figur 2;
Figur 5:
einen teilweisen Schnitt durch einen Bereich eines zweiten Ausführungsbeispiels der Hochdruck-Kraftstoffpumpe von Figur 1;
Figur 6:
einen teilweisen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel der Hochdruck-Kraftstoffpumpe von Figur 1; und
Figur 7:
eine Seitenansicht auf einen Bereich der Hochdruck-Kraftstoffpumpe von Figur 6.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein Kraftstoffsystem trägt insgesamt in Figur 1 das Bezugszeichen 10. Eine elektrische Kraftstoffpumpe ("Vorförderpumpe") mit dem Bezugszeichen 12 fördert Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter 14. Die elektrische Kraftstoffpumpe 12 fördert den Kraftstoff zu einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16. Diese wird auf hier nicht näher dargestellte Art und Weise von einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine 11, zu welcher das Kraftstoffsystem 10 gehört, angetrieben.
Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 komprimiert den Kraftstoff auf einen sehr hohen Druck und fördert ihn zu einer Kraftstoff-Sammelleitung 18 ("Rail"). An diese sind mehrere Injektoren 20 angeschlossen, welche den Kraftstoff direkt in ihnen jeweils zugeordnete Brennräume 22 einspritzen. Die Menge des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 geförderten Kraftstoffs wird von einem Mengensteuerventil 24 eingestellt, welches von einem Steuer- und Regelgerät 26 angesteuert wird.
Bei der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 handelt es sich um eine 1-Zylinder-Kolbenpumpe, deren Kolben in den Figuren 2 und 3 das Bezugszeichen 28 trägt. Der Kolben ist in einem Zylinderabschnitt 30 geführt. Dieser ist wiederum auf hier nicht näher dargestellte Art und Weise mit einem Kopfabschnitt 32 fluiddicht verbunden. Der Zylinderabschnitt 30 und der Kopfabschnitt 32 sind Teil eines Pumpengehäuses 34.
Das Mengensteuerventil 24 umfasst ein Ventilgehäuse 36, welches wiederum aus einem Unterteil 38 und einem Oberteil 40 besteht. Das Oberteil 40 wird auch als Magnetkopf bezeichnet. Zwischen dem Unterteil 38 und dem Oberteil 40 ist ein magnetischer Trennring 42 vorhanden. Er ist mit den beiden Teilen 38 und 40 verschweißt (Bezugszeichen 44). Das Unterteil 38 des Ventilgehäuses 36 ist mit dem Kopfabschnitt 32 des Pumpengehäuses 34 verschweißt (Bezugszeichen 46). Das Ventilgehäuse 36 des Mengensteuerventils 24 sowie der in Figur 2 obere Teil des Kopfabschnitts 32 des Pumpengehäuses 34 sind mit einer Kunststoffmasse 48 fluiddicht umspritzt.
Das Mengensteuerventil 24 umfasst auch noch ein Magnetgehäuse 50 und eine Magnetspule 52. Im Mengensteuerventil 24 ist ein langgestrecktes zylindrisches Ventilelement 54 angeordnet, auf dessen in Figur 2 oberes Ende ein Magnetanker 56 aufgepresst ist. Das Ventilelement 54 wird zweifach geführt: Zum einen durch eine in Figur 2 obere Nadelführung, welche durch einen Führungsring 58 dargestellt ist, der mit dem Unterteil 38 des Ventilgehäuses 36 fest verbunden ist. Zum anderen durch eine in Figur 2 untere Nadelführung, welche als unterer abgewinkelter Führungsring 60 ausgebildet ist, der ebenfalls mit dem Unterteil 38 des Ventilgehäuses 36 fest verbunden ist. Beide Führungsringe 58 und 60 können beispielsweise in das Unterteil 38 des Ventilgehäuses 36 eingepresst sein.
Auf das Ventilelement 54 ist zwischen dem oberen Führungsring 58 und dem unteren Führungsring 60 ein Hülsenteil 62 aufgepresst, welches mit den beiden Führungsringen 58 und 60 im Sinne von Anschlägen zusammenarbeitet. Zwischen einem sich nach radial auswarts sich erstreckenden umlaufenden Ringsteg 64 des Hülsenteils 62 und dem unteren Fuhrungsring 60 ist ferner eine Feder 66 verspannt, durch die das Ventilelement 54 in Figur 2 nach oben gedrückt wird, wenn die Magnetspule 52 stromlos ist.
Im Kopfabschnitt 32 des Pumpengehäuses 34 ist ein Einlassventil 68 untergebracht. Dieses umfasst ein Ventilglied 70, welches von einer Feder 72 gegen einen Ventilsitz 74 gedrückt wird. In der in Figur 2 dargestellten Ruhestellung des Mengensteuerventils 24 ist das Ventilelement 54 nur um einen geringen Spalt s von dem am Ventilsitz 74 anliegenden Ventilglied 70 entfernt. Ein Niederdruckeinlass, der weiter zur elektrischen Kraftstoffpumpe 12 führt, trägt in Figur 2 das Bezugszeichen 76. Ein Auslassventil trägt das Bezugszeichen 78 und führt zu einem Hochdruckanschluss 79. Fluidisch zwischen dem Einlassventil 68, dem Auslassventil 78 und dem Kolben 28 ist ein Förderraum 80 vorhanden.
In den Figuren 3 und 4 ist ein Bereich der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 sichtbar, der im Wesentlichen unterhalb des in Figur 2 dargestellten Bereichs liegt. Man erkennt den Pumpenkolben 28, den Zylinderabschnitt 30, sowie den Kopfabschnitt 32 des Pumpengehäuses 34. Ferner ist in Figur 3 ein Befestigungsabschnitt 82 dargestellt, mit dem die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 beispielsweise an einem nicht dargestellten Motorblock der Brennkraftmaschine 11, zu dem das Kraftstoffsystem 10 gehört, befestigt werden kann.
Im Befestigungsabschnitt 82 einerseits und im Kopfabschnitt 32 andererseits sind zueinander koaxiale Sacklochbuchsen 84 beziehungsweise 86 vorhanden. In die Sacklochbuchsen 84 beziehungsweise 86 ist jeweils das Ende eines Rohrstücks 88 eingesteckt und über O-Ringe (ohne Bezugszeichen) abgedichtet. Die untere Sacklochbuchse 86 kommuniziert über einen Leckagekanal 90 mit einer Druckentlastungsnut 92 im Zylinderabschnitt 30. Die Sacklochbuchse 86 kommuniziert auch auf nicht näher dargestellte Art und Weise mit dem Einlass 76. In dem Rohrstück 88 ist ein Druckdämpfer 94 vorhanden.
Der Aufbau der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 mit dem Mengensteuerventil 24 erfolgt folgendermaßen:
Zunächst wird der Magnetanker 56 auf das Ventilelement 54 aufgepresst. Die Positionierung des Magnetankers 56 gegenüber dem Ventilelement 54 erfolgt dabei vergleichsweise grob, zum Beispiel mit einer Genauigkeit von lediglich ± 0,1 mm. Anschließend wird der obere Führungsring 58 in das Unterteil 38 des Ventilgehäuses 36 eingepresst. Weiterhin wird das Ventilelement 54 eingeführt und das Hülsenteil 62 auf das Ventilelement 54 aufgepresst (wenn der untere Führungsring 60 auf Anschlag eingepresst wird, muss der Magnetanker 56 zuvor entsprechend fein positioniert werden).
Anschließend wird die Feder 66 montiert und der untere Führungsring 60 in das Unterteil 38 des Ventilgehäuses 36 so weit eingepresst, bis ein gewünschter Arbeitshub mit dem Ventilelement 54 gerade noch möglich ist. Nun wird der magnetische Trennring 42 montiert und einerseits mit dem Unterteil 38 und andererseits mit dem Oberteil 40 des Ventilgehäuses 36 verschweißt. Dann wird das Magnetgehäuse 50 auf das Unterteil 38 des Ventilgehäuses 36 aufgepresst.
Weiterhin wird das Unterteil 38 des Ventilgehäuses 36 auf den Kopfabschnitt 32 des Pumpengehäuses 34 aufgepresst und so eingestellt, dass ein gewünschter Spalt zwischen dem Ventilelement 54 und dem Ventilglied 70 des Einlassventils 68 vorliegt. Ein günstiges Maß für einen derartigen Spalt beträgt ungefähr 0,02 bis 0,05 mm. Beide Bauteile werden dann miteinander verschweißt und mit der Kunststoffmasse 48 umspritzt. Zur Endmontage der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 wird der Kopfabschnitt 32 mit dem Mengensteuerventil 24 an den Zylinderabschnitt 30 des Pumpengehäuses 34 angebaut. Hierzu wird die Beißkante 116 geprägt und unter einer entsprechenden Vorspannung gehalten.
In Figur 5 ist ein Bereich eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 dargestellt. Solche Elemente und Bereiche, welche äquivalente Funktionen zu Elementen und Bereichen des in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels aufweisen, tragen die gleichen Bezugszeichen und sind nicht nochmals im Detail erläutert.
Im Unterschied zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Unterteil 38 des Ventilgehäuses 36 und dem Kopfabschnitt 32 des Pumpengehäuses 34 ein Einstellring 96 vorhanden. Durch diesen wird die axiale Position des Mengensteuerventils 24 gegenüber der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 festgelegt. Auf diese Weise kann der Spalt s zwischen dem in Figur 5 unteren Ende des Ventilelements 54 und dem in Figur 5 nicht sichtbaren Ventilglied des Einlassventils im Ruhezustand des Mengensteuerventils 24 sehr genau eingestellt werden.
Die Dicke des Einstellrings 96 wird durch Vermessen des Abstands von der Auflagefläche des Kopfabschnitts 32 bis zum Ventilglied 70 sowie von der Auflagefläche des Unterteils 38 bis zum unteren Ende des Ventilelements 54 ermittelt.
Ferner ist bei dem in Fiqur 5 dargestellten Mengensteuerventil 24 der Magnetanker 56 mit einer Chromschicht 98 überzogen. Gleiches gilt auch für eine Anschlagplatte 100 und einen entsprechenden Bereich des Unterteils 38 des Ventilgehäuses 36, welche mit dem Magnetanker 56 im Sinne von Anschlägen zusammenarbeiten. Der Magnetanker 56 ist dabei in einer Führungshülse 102 aus einem nichtmagnetischen Material geführt.
Alternativ zur Einstellung des Spaltes s zwischen dem Ventilelement 54 und dem Ventilglied 70 mittels des Einstellrings 96 kann auch folgendermaßen vorgegangen werden:
Zunächst wird das Ventilelement 54 bei unbestromter Spule 52 bis in den in Figur 5 unteren Anschlag gefahren, d.h. bis zur Anlage am Ventilglied 70, das während dieses Vorgangs sinnvollerweise über eine Vorrichtung mit einer zusätzlichen Schließkraft beaufschlagt wird. Über die Feder 66 liegt das Ventilelement 54 weiterhin an der oberen Anschlagplatte 100 an. Anschließend wird das Ventilgehäuse 36 um das Maß s nach oben bewegt und dann mit dem Pumpengehäuse 34 verschweißt. Aufgrund des vorab, nämlich durch eine entsprechende Positionierung der Anschlagplatte 100, eingestellten Magnetankerhubs ist sichergestellt, dass das Ventilelement 54 bei bestromter Spule 52 die richtige Stellung einnimmt.
Ferner kann die Anlageposition des Ventilelements 54 am Ventilglied 70 kann über eine pneumatische Druckabfallprüfung am Ventil bestimmt werden, sobald dieses während des Einstellvorgangs öffnet. Anschließend wird das Ventilgehäuse 36 wieder um den Betrag s nach oben bewegt und dann mit dem Pumpengehäuse 34 verschweißt.
In Figur 6 ist ein nochmals anderes Ausführungsbeispiel einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 dargestellt. Dabei tragen wiederum solche Elemente und Bereiche, welche äquivalente Funktionen zu Elementen und Bereichen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweisen, die gleichen Bezugszeichen, und sie sind nicht nochmals im Detail erläutert.
Der Kopfabschnitt 32 des Pumpengehäuses 34 ist bei dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel als im Wesentlichen ebene Adapterplatte ausgebildet. In dieser ist eine Stufenbohrung 104 vorhanden, in welche das Unterteil 38 des Ventilgehäuses 36 in Figur 6 von unten her eingepresst ist. Das Oberteil 40 des Ventilgehäuses 36, in dem die Magnetspule 52 vorhanden ist, wird dann in Figur 6 von oben auf die Adapterplatte 32 aufgesetzt und mit dieser verstemmt (vergleiche Figur 7, Bezugszeichen 105). In der Adapterplatte 32 sind der Einlass 76 und der Auslass 79 mit dem Auslassventil 78 vorhanden. Die fluidische Verbindung mit den entsprechenden Kanälen 106 und 108 des Mengensteuerventils 24 erfolgt über sichelförmige Strömungsräume 110 beziehungsweise 112 im Bereich der Stufenbohrung 104 in der Adapterplatte 32.
Die Einstellung des Spaltes s zwischen dem Ventilelement 54 des Mengensteuerventils 24 und dem Ventilglied 70 des Einlassventils 68 erfolgt in dessen Ruhezustand durch eine ringscheibenförmige Einstellplatte 114, die stromaufwärts vom Ventilglied 70 angeordnet ist und in dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel den Ventilsitz 74 bildet. Die Einstellplatte 114 ist in das Unterteil 38 des Ventilgehäuses 36 eingepresst. Je nach Erfordernissen wird eine Einstellplatte 114 mit einer entsprechenden Dicke verwendet. Der Zylinderabschnitt 30 wird gegenüber der Adapterplatte 32 durch eine ringförmige Beißkante 116, die am Zylinderabschnitt ausgebildet ist, abgedichtet. Der sich hierdurch bildende Ringraum (ohne Bezugszeichen) ist mit dem Einlass 76 sowie mit der Druckentlastungsnut 92 verbunden. Über nicht weiter dargestellte Schrauben kann der gesamte Verband axial gegen den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verspannt werden.
Bei der in den Figuren 6 und 7 dargestellten Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 sind alle relevanten Anschlüsse und Funktionselemente im Bereich der Adapterplatte 32 vorhanden. Weitere Einbauten, wie beispielsweise ein Niederdrucksensor, ein Pulsationsdämpfer, ein Druckbegrenzungsventil usw., lassen sich so optimal einfach ergänzen.

Claims (18)

  1. Kolbenpumpe (16), insbesondere Hochdruck-Kraftstoffpumpe für Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung, mit einem Pumpengehäuse (34) und mit einem Mengensteuerventil (24) mit einem Ventilgehäuse (36), dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (36) mit einem Kopfabschnitt (32) des Pumpengehäuses (34) unlösbar starr verbunden ist (46).
  2. Kolbenpumpe (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (36) mit dem Pumpengehäuse (34) verschweißt ist (46).
  3. Kolbenpumpe (16) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfabschnitt (32) als insgesamt im Wesentlichen ebene Adapterplatte ausgeführt ist, und dass das Ventilgehäuse (36) mit der Adapterplatte (32) verbunden ist.
  4. Kolbenpumpe (16) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengensteuerventil (24) ein Spulenteil (52) umfasst, und dass das Ventilgehäuse (36) von der einen Seite und das Spulenteil (52) von der anderen Seite in den Kopfabschnitt (32) eingeführt ist.
  5. Kolbenpumpe (16) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (36) in den Kopfabschnitt (32) einqepresst und das Spulenteil (52) mit dem Kopfabschnitt (32) verstemmt ist.
  6. Kolbenpumpe (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Befestigungsabschnitt (82) aufweist, und dass zwischen dem Kopfabschnitt (32) und dem Befestigungsabschnitt (82) ein Leitungsteil (88) zur Ableitung von Leckagefluid verspannt ist.
  7. Kolbenpumpe (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Befestigungsabschnitt (82) aufweist, und dass zwischen dem Kopfabschnitt (32) und dem Befestigungsabschnitt (82) eine Einrichtung (94) zur Dämpfung von Druckpulsationen verspannt ist.
  8. Kolbenpumpe (16) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungsteil (88) und/oder die Einrichtung (94) zur Dämpfung von Druckpulsationen steckbar sind.
  9. Kolbenpumpe (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Förderraum (80) und einem Hochdruckanschluss (79) und/oder einem Niederdruckanschluss (76) in dem Kopfabschnitt (32) jeweils mindestens ein sichelförmiger Strömungsraum (110, 112) vorhanden ist.
  10. Kolbenpumpe (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die freiliegenden Bereiche des Ventilgehäuses (36) und mindestens zum Teil auch des Pumpengehäuses (34) mit einem Kunststoffmaterial (48) einstückig umspritzt sind.
  11. Kolbenpumpe (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengensteuerventil (24) ein längliches Ventilelement (54) umfasst, an dem eine Anschlaghülse (62) befestigt ist, welche mit mindestens einem gehäusefesten Anschlag (58, 60) zusammenarbeitet, der gleichzeitig zur Führung des Ventilelements (54) dient.
  12. Kolbenpumpe (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengensteuerventil (24) einen Magnetanker (56) umfasst, welcher von einer Hülse (102) aus einem nichtmagnetischen Material geführt wird.
  13. Kolbenpumpe (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengensteuerventil (24) ein längliches Ventilelement (54) umfasst, welches von einer Führungsscheibe (58, 60) geführt wird, die in einen Abschnitt des Ventilgehäuses (36) eingepresst ist.
  14. Kolbenpumpe (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengensteuerventil (24) einen Magnetanker (56) und einen Gegenpol umfasst, welche beide wenigstens bereichsweise verchromt sind.
  15. Kolbenpumpe (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Einlassventil (68) mit einem Ventilglied (70) umfasst, welches von dem Ventilelement (54) des Mengensteuerventils (24) beaufschlagt werden kann.
  16. Kolbenpumpe (16) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossenem Ventilglied (70) der Abstand zwischen Ventilelement (54) und Ventilglied (70) durch mindestens eine Einstellplatte (114) bestimmt wird, welche stromaufwärts vom Ventilglied (70) angeordnet ist.
  17. Kolbenpumpe (16) nach Anspruch 15, dass bei geschlossenem Ventilglied (70) der Abstand zwischen Ventilelement (54) und Ventilglied (70) durch mindestens einen Einstellring (96) bestimmt wird, welcher zwischen dem Ventilgehäuse (36) und dem Pumpengehäuse (34) angeordnet ist.
  18. Kolbenpumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossenem Ventilglied (70) der Abstand zwischen Ventilelement (54) und Ventilglied (70) durch direkte Fixierung der gemessenen axialen Position des Mengensteuerventils (24) im Pumpengehäuse (34) bestimmt ist.
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