EP1834089A1 - Kolbenpumpe, insbesondere kraftstoff-hochdruckpumpe für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Kolbenpumpe, insbesondere kraftstoff-hochdruckpumpe für eine brennkraftmaschine

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EP1834089A1
EP1834089A1 EP05797277A EP05797277A EP1834089A1 EP 1834089 A1 EP1834089 A1 EP 1834089A1 EP 05797277 A EP05797277 A EP 05797277A EP 05797277 A EP05797277 A EP 05797277A EP 1834089 A1 EP1834089 A1 EP 1834089A1
Authority
EP
European Patent Office
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piston
piston pump
pump
working space
housing
Prior art date
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Application number
EP05797277A
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English (en)
French (fr)
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EP1834089B1 (de
Inventor
Heinz Siegel
Thomas Jakisch
Siamend Flo
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP1834089B1 publication Critical patent/EP1834089B1/de
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Classifications

    • 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
    • F04B1/0408—Pistons

Definitions

  • Piston pump in particular high-pressure fuel pump for an internal combustion engine
  • the invention relates to a piston pump, in particular a fuel pump high-pressure pump for an internal combustion engine, with a housing and with a piston which defines a working space and has a pointing away from the working space paragraph.
  • a piston pump of the type mentioned is known from DE 101 34 066 Al.
  • the piston can be offset by an eccentric shaft in a reciprocating motion.
  • the piston has a region with a larger diameter and a region with a smaller diameter, wherein the region of larger diameter is in the installed position adjacent to the working space.
  • the piston is guided in the known pump with the larger diameter region directly in the housing and inserted with this area ahead of the working space forth in the housing.
  • the opening through which the piston is inserted into the housing is closed by a quantity control valve after insertion of the piston.
  • Object of the present invention is to provide a piston pump of the type mentioned in such a way that it can be made faster and easier.
  • the piston can be introduced with the working space end in front of the housing, the piston can be inserted through the same opening in which it is later performed in operation in the housing. An additional opening for the assembly of the piston can thus be omitted.
  • This increases the freedom in the design of the piston pump, reduces the cost of the housing, and reduces assembly costs.
  • the pump can therefore be supplied in preassembled state to the manufacturer of the internal combustion engine. This simplifies storage, transport and integration into the internal combustion engine.
  • the shoulder is formed by an annular step on the piston.
  • Such a stepped piston can be easily and inexpensively manufactured.
  • the proposed annular step on the piston still has the advantage that in this area, the piston pump can build a total of smaller, which further facilitates their installation in the engine.
  • the annular step delimits a compensation chamber which is fluidically separated from the working chamber and which is connected to a region of an inlet-side volume control valve remote from the working chamber.
  • a pressure damper is arranged between the equalization chamber and the quantity control valve in such a piston pump. Due to the presence of the compensation chamber of the pressure damper can build smaller, which contributes to a total reduction of the dimensions of the piston pump according to the invention. Due to the compensation volume provided in the compensation room In addition, pressure peaks, which can occur in the event of failure of the pressure damper, are reduced. As a result, the inlet side parts of the piston pump and also a low pressure system connected to the inlet of the piston pump can be designed for maximum pressures, which also contributes to simplification and cost reduction.
  • the hydraulically effective area of the annular step is approximately half the size of the hydraulically effective area of the piston projecting into the working space. "About half the size” includes a range of 40-60% of the hydraulic effective area of the piston projecting into the working space.
  • Piston pump provides that the stop element comprises a coaxial with the piston sleeve part with a radially inner region on which the stopper is formed.
  • a sleeve part can be produced inexpensively, for example, as a sheet metal part.
  • the stop element may comprise a sleeve part which is coaxial with the piston and which has an axially extending fastening section on a radially outer region, on which the sleeve part is connected to the housing, preferably pressed in and / or welded.
  • the attachment of the stop element is moved to the housing in a radially comparatively far outboard area, which is at most far away from the piston and the piston seal.
  • the risk of damage to these sensitive parts during assembly or manufacture of the piston pump according to the invention is thus reduced. This is especially true for attachment of the stop element to the housing by a weld, in the production of which welding spatter can occur and In addition, there may be a delay of lying in the vicinity of the weld components.
  • a particularly advantageous embodiment of the piston pump according to the invention is characterized in that it comprises a housing-fixed piston seal, which rests against a lateral surface of the piston and a conveying region separated from a drive region, and that the piston seal is held by a holding portion of the stop element.
  • the stop element thus has a dual function, namely it additionally holds the piston seal.
  • the stop element may comprise a first sleeve part on which the stopper is present, and a second sleeve part which holds the piston seal.
  • the holding section comprises a receiving chamber, in which the piston seal is accommodated, and which is formed between the first sleeve part and the second sleeve part.
  • a receiving chamber allows a simple and safe and beyond a protected mounting of the piston seal.
  • a simple joining method for the two sleeve parts is that they are pressed together.
  • This pre-assembled assembly is postponed after insertion of the piston in the guide opening of the housing on the piston as a whole, whereby assembly time is saved.
  • the piston spring can be placed and then attached to the end remote from the working space of the piston, a spring plate, for example by a press connection.
  • the piston can be pressed with its working space end against the opposite boundary wall of the working space without the risk of damage, for example, a quantity control valve.
  • Figure 1 is a schematic representation of a
  • Figure 2 is a partial section through the piston pump of Figure l;
  • Figure 3 is a section through an assembly of the piston pump of Figure 1;
  • Figure 4 is a first schematic diagram for explaining the operation of the piston pump of Figure 1;
  • FIG. 5 shows a second basic illustration for explaining the mode of operation of the piston pump from FIG. 1.
  • a fuel system in FIG. 1 bears the whole
  • Reference numeral 10 It comprises a fuel tank 12, from which a prefeed pump 14 conveys the fuel to a high-pressure fuel pump 16 designed as a piston pump. This compresses the fuel to a very high pressure and conveys it to a fuel rail 18, to which a plurality of injectors 20 are connected. These inject the fuel directly into their associated combustion chambers 22 a.
  • the piston pump 16 is mechanically driven by the internal combustion engine, as indicated by the connection 24. To control the Flow rate of the piston pump 16 includes this inlet side a quantity control valve 26th
  • the piston pump 16 is shown in greater detail in FIG. 2. Thereafter, it comprises an overall approximately cylindrical housing 28, which is closed in FIG. 2 at the top by a cover 30. As will be explained below, a pressure damper not visible in FIG. 2 is arranged under the cover. In Figure 2 from below a stepped bore 32 is introduced into the housing 28, in which a piston sleeve 34 is inserted. In the latter, in turn, a piston 36 is guided axially displaceable with very little play.
  • Staged bore 32 define a working space 38 into which the fuel passes from the side of the housing 28 arranged quantity control valve 26 during an intake stroke via an inlet 40. During a compression stroke of the piston 36, the fuel is expelled from the working space 38 via an outlet 42 to the fuel rail 18.
  • the piston 36 is designed as a stepped piston with a working space 38 toward the area 44 with a larger diameter and a remote from the working space 38
  • an assembly 58 shown in greater detail in FIG. 3 is mounted on the housing 28, which comprises a stop element 60 and a piston seal 62, from the end of the piston 36 facing away from the working space 38.
  • the stop element 60 in turn consists of a first sleeve part 64 and a second sleeve part 66. Both sleeve parts 64 and 66 and the piston seal 62 are arranged coaxially with the piston 36.
  • the piston seal 62 rests in the installed position on the lateral surface of the piston 36 and separates a fuel-side delivery region 68 from a motor oil-side drive region 70 (see FIG. 2).
  • the first sleeve part 64 comprises a radially inner and tubular axially extending inner portion 72, a radially extending central portion 74, which is integrally formed on the working space 38 and the conveying area 68 towards the end of the inner portion 72, and a radially outwardly to the central portion 74 formed outer portion 76 which extends in the axial direction to the drive portion 70 through.
  • the second sleeve part 66 comprises an annular and radially inner inner portion 78, a radially outwardly formed on the inner portion 78 central portion 80 which extends in the axial direction of the working space 38 and the conveying region 68 and an integrally formed on the central portion 80 outer portion 82, which extends radially outward.
  • the outer diameter of the central portion 80 of the second sleeve portion 66 and the inner diameter of the inner portion 72 of the first sleeve portion 64 are at least partially coordinated so that the inner portion 78 and the central portion 80 of the second sleeve portion 66 are held by a press fit within the first sleeve portion 64.
  • a short, radially inwardly directed turn 84 is present at the free end of the inner portion 72 of the first sleeve portion 64 facing away from the working space 38 and from the conveying area 68.
  • This bend 84 together with a region of the inner portion 72 of the first sleeve part 64 and the inner portion 78 of the second sleeve part 66, forms a holding portion for the piston seal 62 in the form of an annular receiving chamber 86.
  • Piston 36 postponed The outside of the outer portion 76 of the first sleeve part 64 is then pressed in 88 and welded to the connection piece 50 of the housing 28. Now, a piston spring 90 is mounted, the diameter of which is selected so that it is supported axially at one end to the inner portion 72 of the first sleeve portion 64 adjacent region of the central portion 74. The portion of the inner portion 72 adjacent to the central portion 74 has a slightly increased diameter, by which the piston spring 90 is centered without its free mobility being restricted by the inner portion 72 as a whole.
  • Channel 100 further connected to a remote from the working space 38 portion of the quantity control valve.
  • the function of the compensation chamber 94 results from FIGS. 4 and 5: During a suction stroke (FIG. 4), the piston 36 moves in the direction of the arrow 102.
  • the combined intake and quantity control valve 26 flows fuel from the pressure damper 98 and from the compensation chamber 94 the channel 96 in the working space 38.
  • the Pressure damper 98 connected via a channel 104 to the outlet of the feed pump 14.
  • piston 36 moves in the direction of arrow 106.
  • the fuel trapped in working chamber 38 is compressed and expelled via outlet 42 to fuel rail 18 with the intake / quantity control valve 26 and exhaust valve 108 open.
  • the inlet / quantity control valve 26 is opened during the compression stroke, whereby high-pressure fuel flows out of the working space 38 in accordance with the arrows 110.
  • a resulting pressure pulsation is reduced on the one hand by the pressure damper 98, on the other hand, the outflowing fuel volume is also absorbed by the volume of the expansion chamber 94 which increases during a compression stroke.
  • the corresponding stroke volume in the compensation chamber 94 is determined by the area of the shoulder 48 between the two regions 44 and 46 of the piston 36. It is indicated in FIG. 5 by a dot-dash line 112 and amounts to approximately 40-60% of the stroke volume in the working space 38 (reference number 114 in FIG. 4).
  • the filling of the working space 38 is supported during the suction stroke by the decreasing volume of the compensation chamber 94. This leads to an improvement of the dynamics and also of the efficiency of the piston pump 10.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Eine Kolbenpumpe (16) , insbesondere eine Kraftstoff- Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine, umfasst ein Gehäuse (28) sowie einen Kolben (36) , der einen Arbeitsraum (38) begrenzt und einen vom Arbeitsraum (38) weg weisenden Absatz (48) aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass der Kolben (38) mit dem arbeitsraumseitigen Ende voran in das Gehäuse (28) eingeführt und am Gehäuse (28) ein Anschlagelement (60) befestigt ist, welches einen Anschlag (78) aufweist, der wenigstens zeitweise mit dem Absatz (48) zusammenarbeitet .

Description

Kolbenpumpe, insbesondere Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Kraftstoffpumpe-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse und mit einem Kolben, der einen Arbeitsraum begrenzt und einen vom Arbeitsraum weg weisenden Absatz aufweist.
Eine Kolbenpumpe der eingangs genannten Art ist aus der DE 101 34 066 Al bekannt. In dieser wird eine Einzylinder- Kolbenpumpe beschrieben, deren Kolben von einer Exzenterwelle in eine Hin- und Herbewegung versetzt werden kann. Der Kolben weist einen Bereich mit größerem und einen Bereich mit kleinerem Durchmesser auf, wobei der Bereich mit größerem Durchmesser in Einbaulage zum Arbeitsraum benachbart ist. Der Kolben ist bei der bekannten Pumpe mit dem Bereich größeren Durchmessers unmittelbar im Gehäuse geführt und mit diesem Bereich voraus vom Arbeitsraum her in das Gehäuse eingesetzt. Die Öffnung, über die der Kolben in das Gehäuse eingesetzt wird, wird nach dem Einsetzen des Kolbens durch ein Mengensteuerventil verschlossen.
Nach dem Einsetzen des Kolbens in das Gehäuse wird auf das vom Arbeitsraum abgewandte Ende des Kolbens eine Kolbenfeder aufgeschoben und anschließend an diesem Ende ein Federteller befestigt, an dem sich die Kolbenfeder abstützen kann. Zur Befestigung des Federtellers ist in den Kolben eine Nut eingebracht, in den ein Sprengring eingreift, an dem sich der Federteller wiederum abstützt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kolbenpumpe der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie schneller und einfacher hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Kolbenpumpe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Kolben mit dem arbeitsraumseitigen Ende voran in das Gehäuse eingeführt und am Gehäuse ein Anschlagelement befestigt ist, welches einen Anschlag aufweist, der wenigstens zeitweise mit dem Absatz zusammenarbeitet.
Vorteile der Erfindung
Dadurch, dass der Kolben mit dem arbeitsraumseitigen Ende voran in das Gehäuse eingeführt werden kann, kann der Kolben durch die gleich Öffnung eingeführt werden, in der er später im Betrieb im Gehäuse geführt ist. Eine zusätzliche Öffnung für die Montage des Kolbens kann somit entfallen. Dies erhöht die Freiheiten bei der Auslegung der Kolbenpumpe, verringert die Herstellungskosten des Gehäuses, und verringert den Montageaufwand. Nach dem Einführen des Kolbens in das Gehäuse und vor der Montage der Kolbenpumpe beispielsweise an einer Brennkraftmaschine wird dennoch ein Herausfallen zuversichtlich durch das Anschlagelement verhindert. Die Pumpe kann daher in vormontiertem Zustand an der Hersteller der Brennkraftmaschine geliefert werden. Dies vereinfacht Lagerung, Transport und die Integration in die Brennkraftmaschine. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe ist der Absatz durch eine ringförmige Stufe am Kolben gebildet. Ein solcher Stufenkolben kann einfach und preiswert hergestellt werden. Ferner hat die vorgeschlagene ringförmige Stufe am Kolben noch den Vorteil, dass in diesem Bereich die Kolbenpumpe insgesamt kleiner bauen kann, was deren Einbau in die Brennkraftmaschine nochmals erleichtert.
In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die ringförmige Stufe einen vom Arbeitsraum fluidisch getrennten Ausgleichsraum begrenzt, der mit einem vom Arbeitsraum abgelegenen Bereich eines einlassseitigen Mengensteuerventils verbunden ist. Beim Betrieb eines solchen einlassseitigen Mengensteuerventils kann es während eines Förderhubs des Kolbens zu erheblichen Druckpulsationen im Bereich des Einlasses der Kolbenpumpe kommen. Durch die ringförmige Stufe und den Ausgleichsraum wird während eines Förderhubs ein zusätzliches sich im Verlauf des Förderhubs vergrößerndes Ausgleichsvolumen geschaffen, welches für die Dämpfung derartiger Druckpulsationen zur Verfügung steht. Darüber hinaus wird bei einer solchen Kolbenpumpe im Betrieb die Druckdifferenz zwischen Ausgleichsraum und Arbeitsraum reduziert, was Leckagen durch einen Führungsspalt des Kolbens hindurch vermindert und so den Wirkungsgrad der Kolbenpumpe erhöht.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei einer solchen Kolbenpumpe zwischen Ausgleichsraum und Mengensteuerventil ein Druckdämpfer angeordnet ist. Durch das Vorhandensein des Ausgleichsraums kann der Druckdämpfer kleiner bauen, was insgesamt zu einer Reduzierung der Abmessungen der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe beiträgt. Durch das im Ausgleichsraum zur Verfügung gestellte Ausgleichsvolumen werden darüber hinaus Druckspitzen, die im Versagensfall des Druckdämpfers auftreten können, reduziert. In der Folge können die einlassseitigen Teile der Kolbenpumpe und auch ein an den Einlass der Kolbenpumpe angeschlossenes Niederdrucksystem für maximale Drücke ausgelegt werden, was ebenfalls zur Vereinfachung und Kostenreduzierung beiträgt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die hydraulisch wirksame Fläche der ringförmigen Stufe in etwas halb so groß wie die in den Arbeitsraum ragende hydraulisch wirksame Fläche des Kolbens ist. "In etwa halb so groß" schließt einen Bereich von 40-60% der in den Arbeitsraum ragenden hydraulisch wirksamen Fläche des Kolbens ein.
Eine weitere Konkretisierung der erfindungsgemäßen
Kolbenpumpe sieht vor, dass das Anschlagelement ein zum Kolben koaxiales Hülsenteil mit einem radial innenliegenden Bereich umfasst, an dem der Anschlag ausgebildet ist. Ein solches Hülsenteil kann beispielsweise als Blechformteil preiswert hergestellt werden.
Ferner kann das Anschlagelement ein zum Kolben koaxiales Hülsenteil umfassen, welches an einem radial außenliegenden Bereich einen axial verlaufenden Befestigungsabschnitt aufweist, an dem das Hülsenteil mit dem Gehäuse verbunden, vorzugsweise eingepresst und/oder verschweißt ist. Hierdurch wird die Befestigung des Anschlagelements am Gehäuse in einen radial vergleichsweise weit außenliegenden Bereich verlegt, der vom Kolben und der Kolbendichtung maximal weit entfernt ist. Das Risiko einer Beschädigung dieser empfindlichen Teile bei der Montage beziehungsweise Herstellung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe wird somit reduziert. Dies trifft insbesondere für eine Befestigung des Anschlagelements am Gehäuse durch eine Schweißnaht zu, bei deren Herstellung Schweißspritzer auftreten können und bei der es darüber hinaus zu einem Verzug von in der Nähe der Schweißstelle liegenden Bauteilen kommen kann.
Diese Vorteile sind dann besonders prägnant, wenn sich eine Kolbenfeder an einem sich radial erstreckenden Abschnitt des Hülsenteils abstützt, der radial einwärts von dem axialen Befestigungsabschnitt angeordnet ist. Darüber hinaus erfüllt ein solches Anschlagelement nun noch eine dritte Funktion, nämlich die Abstützung der Kolbenfeder. Dies reduziert nochmals den Herstellungs- und
Montageaufwand und gestattet eine Verringerung der Abmessungen der Kolbenpumpe.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine gehäusefeste Kolbendichtung umfasst, welche an einer Mantelfläche des Kolbens anliegt und einen Förderbereich von einem Antriebsbereich trennt, und dass die Kolbendichtung von einem Halteabschnitt des Anschlagelementes gehalten wird. Bei dieser Kolbenpumpe hat das Anschlagelement also eine Doppelfunktion, es haltert nämlich zusätzlich die Kolbendichtung. Eine solche Doppelfunktion eines Bauteils der Kolbenpumpe trägt bei Herstellung und Montage zu einer Kostenreduktion bei und gestattet darüber hinaus eine kleinere Bauweise der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe.
Wenn die Kolbendichtung bei einem abgestuften Kolben an jenem Kolbenbereich anliegt, der einen kleineren Durchmesser aufweist, wird darüber hinaus der abzudichtende Umfang reduziert, was sich direkt in einer reduzierten Leckage vom Kraftstoff zu einem Antriebsbereich und umgekehrt auswirkt (der Antriebsbereich ist üblicherweise ein mit Schmiermittel wenigstens zum Teil gefüllter bzw. kontaminierter Bereich) . Das Anschlagelement kann ein erstes Hülsenteil, an dem der Anschlag vorhanden ist, und ein zweites Hülsenteil, welches die Kolbendichtung hält, umfassen. Diese können mit geringem Aufwand hergestellt werden.
In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass der Halteabschnitt eine Aufnahmekämmer umfasst, in der die Kolbendichtung aufgenommen ist, und die zwischen dem ersten Hülsenteil und dem zweiten Hülsenteil gebildet ist. Eine solche Aufnahmekämmer gestattet eine einfache und sichere und darüber hinaus eine geschützte Halterung der Kolbendichtung.
Eine einfache Fügemethode für die beiden Hülsenteile besteht darin, dass sie miteinander verpresst sind. Im
Gegensatz zu einer Schweißverbindung wird darüber hinaus ein Verzug des Anschlagelements vermieden.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die beiden Hülsenteile und die Kolbendichtung eine vormontierte
Baugruppe bilden. Diese vormontierte Baugruppe wird nach dem Einsetzen des Kolbens in die Führungsöffnung des Gehäuses auf den Kolben als ganzes aufgeschoben, wodurch Montagezeit gespart wird. Nach dem Aufschieben dieser vormontierten Baugruppe kann die Kolbenfeder aufgesetzt und anschließend am vom Arbeitsraum abgewandten Ende des Kolbens ein Federteller, beispielsweise durch eine Pressverbindung, befestigt werden. Hierzu kann der Kolben mit seinem arbeitsraumseitigen Ende gegen die ihm gegenüberliegende Begrenzungswand des Arbeitsraumes gedrückt werden, ohne dass die Gefahr einer Beschädigung beispielsweise eines Mengensteuerventils besteht.
Zeichnung Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines
KraftstoffSystems einer Brennkraftmaschine mit einer als Kolbenpumpe ausgebildeten Kraftstoff- Hochdruckpumpe;
Figur 2 einen Teilschnitt durch die Kolbenpumpe von Figur l;
Figur 3 einen Schnitt durch eine Baugruppe der Kolbenpumpe von Figur 1;
Figur 4 eine erste Prinzipdarstellung zur Erläuterung der Funktionsweise der Kolbenpumpe von Figur 1; und
Figur 5 eine zweite Prinzipdarstellung zur Erläuterung der Funktionsweise der Kolbenpumpe von Figur 1.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein KraftstoffSystem trägt in Figur 1 insgesamt das
Bezugszeichen 10. Es umfasst einen Kraftstoffbehälter 12, aus dem eine Vorförderpumpe 14 den Kraftstoff zu einer als Kolbenpumpe ausgebildeten Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 fördert. Diese verdichtet den Kraftstoff auf einen sehr hohen Druck und fördert ihn zu einem Kraftstoffrail 18, an welches mehrere Injektoren 20 angeschlossen sind. Diese spritzen den Kraftstoff direkt in ihnen zugeordnete Brennräume 22 ein. Die Kolbenpumpe 16 wird von der Brennkraftmaschine mechanisch angetrieben, wie durch die Verbindung 24 angedeutet wird. Zur Steuerung der Fördermenge der Kolbenpumpe 16 umfasst diese einlassseitig ein Mengensteuerventil 26.
Die Kolbenpumpe 16 ist in Figur 2 stärker im Detail dargestellt: Danach umfasst sie ein insgesamt in etwa zylindrisches Gehäuse 28, welches in Figur 2 nach oben hin durch einen Deckel 30 verschlossen ist. Unter dem Deckel ist, wie weiter unten noch erläutert werden wird, ein in Figur 2 nicht sichtbarer Druckdämpfer angeordnet. In Figur 2 von unten her ist in das Gehäuse 28 eine Stufenbohrung 32 eingebracht, in die eine Kolbenbuchse 34 eingesetzt ist. In letzterer ist wiederum ein Kolben 36 mit sehr geringem Spiel axial verschieblich geführt.
Der Kolben 36 und das in Figur 2 obere Ende der
Stufenbohrung 32 begrenzen einen Arbeitsraum 38, in den der Kraftstoff vom seitlich am Gehäuse 28 angeordneten Mengensteuerventil 26 während eines Saughubs über einen Einlass 40 gelangt. Während eines Kompressionshubs des Kolbens 36 wird der Kraftstoff aus dem Arbeitsraum 38 über einen Auslass 42 zum Kraftstoffrail 18 hin ausgestoßen.
Der Kolben 36 ist als Stufenkolben ausgebildet mit einem zum Arbeitsraum 38 hin gewandten Bereich 44 mit größerem Durchmesser und einem vom Arbeitsraum 38 ferngelegenen
Bereich 46 mit kleinerem Durchmesser. Zwischen den beiden Bereichen 44 und 46 des Kolbens 36 ist eine ringförmige Stufe 48 vorhanden, durch die ein Absatz gebildet wird, auf den weiter unten noch stärker im Detail eingegangen werden wird. Typische Durchmesser für die Bereiche 44 und 46 sind 9 bzw. 6 mm. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist das Gehäuse 28 mit einem Anschlussstutzen 50 in eine Aufnahmeöffnung 52 in einen Motorblock 54 der Brennkraftmaschine eingesetzt. Das vom Arbeitsraum 38 abgewandte Ende des Kolbens 36 arbeitet dabei mit einem Exzenterabschnitt 56 der Antriebswelle 24 zusammen.
Nach dem Einsetzen des Kolbens 36 in die Führungsöffnung der Kolbenbuchse 34 wird von dem vom Arbeitraum 38 abgewandten Ende des Kolbens 36 her eine in Figur 3 stärker im Detail dargestellte Baugruppe 58 am Gehäuse 28 montiert, die ein Anschlagelement 60 und eine Kolbendichtung 62 umfasst. Das Anschlagelement 60 wiederum besteht aus einem ersten Hülsenteil 64 und einem zweiten Hülsenteil 66. Beide Hülsenteile 64 und 66 sowie die Kolbendichtung 62 sind koaxial zum Kolben 36 angeordnet. Die Kolbendichtung 62 liegt in Einbaulage an der Mantelfläche des Kolbens 36 an und trennt einen kraftstoffseitigen Förderbereich 68 von einem motorölseitigen Antriebsbereich 70 (vergleiche Figur 2) .
Das erste Hülsenteil 64 umfasst einen radial innenliegenden und sich rohrartig axial erstreckenden Innenabschnitt 72, einen sich radial erstreckenden Mittelabschnitt 74, der an das zum Arbeitsraum 38 bzw. zum Förderbereich 68 hin zeigende Ende des Innenabschnitts 72 angeformt ist, und einen radial außen an den Mittelabschnitt 74 angeformten Außenabschnitt 76, der sich in axialer Richtung zum Antriebsbereich 70 hin erstreckt. Das zweite Hülsenteil 66 umfasst einen ringförmigen und radial innenliegenden Innenabschnitt 78, einen radial außen an den Innenabschnitt 78 angeformten Mittelabschnitt 80, der sich in axialer Richtung zum Arbeitsraum 38 bzw. zum Förderbereich 68 hin erstreckt, und einen an den Mittelabschnitt 80 angeformten Außenabschnitt 82, der sich radial nach außen erstreckt. Der Außendurchmesser des Mittelabschnitts 80 des zweiten Hülsenteils 66 und der Innendurchmesser des Innenabschnitts 72 des ersten Hülsenteils 64 sind zumindest bereichsweise so aufeinander abgestimmt, dass der Innenabschnitt 78 und der Mittelabschnitt 80 des zweiten Hülsenteils 66 durch eine Presspassung innerhalb des ersten Hülsenteils 64 gehalten sind.
An dem vom Arbeitsraum 38 bzw. vom Förderbereich 68 abgewandten freien Ende des Innenabschnitts 72 des ersten Hülsenteils 64 ist ein kurzer nach radial einwärts gerichteter Umbug 84 vorhanden. Dieser Umbug 84 bildet zusammen mit einem Bereich des Innenabschnitts 72 des ersten Hülsenteils 64 und dem Innenabschnitt 78 des zweiten Hülsenteils 66 einen Halteabschnitt für die Kolbendichtung 62 in Form einer ringförmigen Aufnahmekämmer 86.
Wie bereits oben angedeutet wurde, wird die Baugruppe 58 nach der Montage des Kolbens 36 auf den Bereich 46 des
Kolbens 36 aufgeschoben. Die Außenseite des Außenabschnitts 76 des ersten Hülsenteils 64 wird dann in 88 eingepresst und mit dem Anschlussstutzen 50 des Gehäuses 28 verschweißt. Nun wird eine Kolbenfeder 90 montiert, deren Durchmesser so gewählt ist, dass sie sich mit einem Ende axial an dem zum Innenabschnitt 72 des ersten Hülsenteils 64 benachbarten Bereich des Mittelabschnitts 74 abstützt. Der zum Mittelabschnitt 74 benachbarte Bereich des Innenabschnitts 72 weist einen leicht vergrößerten Durchmesser auf, durch den die Kolbenfeder 90 zentriert wird, ohne dass deren freie Beweglichkeit durch den Innenabschnitt 72 insgesamt eingeschränkt wird.
Auf das vom Arbeitsraum 38 bzw. vom Förderbereich 68 abgewandte Ende des Kolbens 36 wird nun ein als Federteller 92 ausgebildetes Stützelement aufgepresst, an dem sich das andere Ende der Kolbenfeder 90 ebenfalls axial abstützt. Beim Aufpressen des Federtellers 92 auf den Kolben 36 stützt sich dieser mit seinem dem Arbeitsraum 38 zugewandten Ende an der den Arbeitsraum 38 begrenzenden Wand des Gehäuses 28 ab. Die Kolbenfeder 90 ist somit zwischen dem Federteller 92 und dem Mittelabschnitt 74 des ersten Hülsenteils 64 gespannt.
Da der Außendurchmesser des Bereichs 44 des Kolbens 36 größer ist als der Innendurchmesser des Innenabschnitts 78 des zweiten Hülsenteils 66, kommt der Absatz 48, solange die Kolbenpumpe 16 noch nicht in die Aufnahmeöffnung 52 eingesetzt ist, in Anlage an den Innenabschnitt 78 des zweiten Hülsenteils 66. Dieser bildet also einen Anschlag für den Absatz 48 des Kolbens 36 und verhindert, dass der Kolben 36 aus der fertig montierten Kolbenpumpe 16 herausfällt, solange diese noch nicht an den Motorblock 54 der Brennkraftmaschine angebaut ist. Es versteht sich, dass nach dem Einbau der Kolbenpumpe 16 in die Aufnahmeöffnung 52 im Motorblock 54 ein Kontakt zwischen dem Anschlag 78 und dem Absatz 48 ausgeschlossen ist, wie in Figur 2 gezeigt.
Aus Figur 2 geht auch hervor, dass vom Kolben 36, dem zweiten Hülsenteil 66, sowie dem Mittelabschnitt 74 des ersten Hülsenteils 64, und dem Gehäuse 28 ein Ausgleichsraum 94 begrenzt wird, der über einen Kanal 96 mit dem Druckdämpfer (Bezugszeichen 98 in den Figuren 4 und 5) verbunden ist. Mit dem Druckdämpfer 98 ist über einen
Kanal 100 ferner ein vom Arbeitsraum 38 abgelegener Bereich des Mengensteuerventils verbunden.
Die Funktion des Ausgleichsraums 94 ergibt sich aus den Figuren 4 und 5: Bei einem Saughub (Figur 4) bewegt sich der Kolben 36 in Richtung des Pfeils 102. Durch das kombinierte Einlass- und Mengensteuerventil 26 strömt Kraftstoff vom Druckdämpfer 98 sowie vom Ausgleichsraum 94 über den Kanal 96 in den Arbeitsraum 38. Hierzu ist der Druckdämpfer 98 über einen Kanal 104 an den Auslass der Vorförderpumpe 14 angeschlossen.
Während eines Kompressionshubs (Figur 5) bewegt sich der Kolben 36 in Richtung des Pfeils 106. Hierdurch wird der im Arbeitsraum 38 eingeschlossene Kraftstoff komprimiert und, bei geschlossenem Einlass-/Mengensteuerventil 26 und geöffnetem Auslassventil 108 über den Auslass 42 zum Kraftstoffrail 18 hin ausgestoßen.
Zur Reduzierung der Fördermenge wird noch während des Kompressionshubs das Einlass-/Mengensteuer-ventil 26 geöffnet, wodurch unter hohem Druck stehender Kraftstoff entsprechend der Pfeile 110 aus dem Arbeitsraum 38 abströmt. Eine hierdurch entstehende Druckpulsation wird zum einen durch den Druckdämpfer 98 reduziert, zum anderen wird das abströmende Kraftstoffvolumen auch durch das sich während eines Kompressionshubs vergrößernde Volumen des Ausgleichsraums 94 aufgenommen. Das entsprechende Hubvolumen im Ausgleichsraum 94 wird dabei durch die Fläche des Absatzes 48 zwischen den beiden Bereichen 44 und 46 des Kolbens 36 bestimmt. Es ist in Figur 5 durch eine strichpunktierte Linie 112 angedeutet und beträgt ungefähr 40-60% des Hubvolumens im Arbeitsraum 38 (Bezugszeichen 114 in Figur 4) . Darüber hinaus wird während des Saughubs durch das sich verkleinernde Volumen des Ausgleichsraums 94 das Befüllen des Arbeitsraums 38 unterstützt. Dies führt zu einer Verbesserung der Dynamik und auch des Wirkungsgrads der Kolbenpumpe 10.

Claims

Ansprüche
1. Kolbenpumpe (16), insbesondere Kraftstoff- Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (28) und mit einem Kolben (36), der einen Arbeitsraum (38) begrenzt und einen vom Arbeitsraum (38) weg weisenden Absatz (48) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (38) mit dem arbeitsraumseitigen Ende voran in das Gehäuse (28) eingeführt und am Gehäuse (28) ein Anschlagelement (60) befestigt ist, welches einen Anschlag (78) aufweist, der wenigstens zeitweise mit dem Absatz (48) zusammenarbeitet.
2. Kolbenpumpe (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absatz durch eine ringförmige Stufe (48) am Kolben (36) gebildet ist.
3. Kolbenpumpe (16) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Stufe (48) einen vom Arbeitsraum (38) fluidisch getrennten Ausgleichsraum (94) begrenzt, der mit einem vom Arbeitsraum (38) abgelegenen Bereich eines einlassseitigen Mengensteuerventils (26) verbunden ist.
4. Kolbenpumpe (16) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Ausgleichsraum (94) und Mengensteuerventil (26) ein Druckdämpfer (98) angeordnet ist.
5. Kolbenpumpe (16) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulisch wirksame Fläche der ringförmigen Stufe (48) in etwa halb so groß wie die in den Arbeitsraum (38) ragende hydraulisch wirksame Fläche des Kolbens (36) ist.
6. Kolbenpumpe (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (60) ein zum Kolben (36) koaxiales Hülsenteil (66) mit einem radial innen liegenden Bereich umfasst, an dem der Anschlag (78) ausgebildet ist.
7. Kolbenpumpe (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (60) ein zum Kolben (36) koaxiales Hülsenteil (64) umfasst, welches an einem radial außen liegenden Bereich einen axial verlaufenden Befestigungsabschnitt (76) aufweist, an dem das Hülsenteil (64) mit dem Gehäuse (28) verbunden, vorzugsweise eingepresst und/oder verschweißt (88) ist.
8. Kolbenpumpe (16) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Kolbenfeder (90) an einem sich radial erstreckenden Abschnitt (74) des Hülsenteils (64) abstützt, der radial einwärts von dem axialen Befestigungsabschnitt (76) angeordnet ist.
9. Kolbenpumpe (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine gehäusefeste Kolbendichtung (62) umfasst, welche an einer Mantelfläche des Kolbens (36) anliegt und einen Förderbereich (68) von einem Antriebsbereich (70) trennt, und dass die Kolbendichtung (62) von einem Halteabschnitt (86) des Anschlagelements (60) gehalten wird.
10. Kolbenpumpe (16) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (60) ein erstes Hülsenteil (64), welches die Kolbendichtung (62) hält, und ein zweites Hülsenteil (66), an dem der Anschlag (78) vorhanden ist, umfasst.
11. Kolbenpumpe (16) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteabschnitt eine Aufnahmekämmer (86) umfasst, in der die Kolbendichtung (62) aufgenommen ist, und die zwischen dem ersten Hülsenteil (64) und dem zweiten Hülsenteil (66) gebildet wird.
12. Kolbenpumpe (16) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hülsenteile (64, 66) miteinander verpresst sind.
13. Kolbenpumpe (16) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hülsenteile (64,
66) und die Kolbendichtung (62) eine vormontierte Baugruppe (58) bilden.
14. Kolbenpumpe (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem vom Arbeitsraum (38) abliegenden Ende des Kolbens (36) ein Stützelement (92) für eine Kolbenfeder (90) aufgepresst ist, und dass sich der Kolben (36) während des Aufpressens des Stützelements (92) an einer Wand des Arbeitsraums (38) abstützen kann.
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