WO2005031161A2 - Fluidpumpe, insbesondere kraftstoffhochdruckpumpe, mit druckdämpfer - Google Patents

Fluidpumpe, insbesondere kraftstoffhochdruckpumpe, mit druckdämpfer Download PDF

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damper
pressure
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Peter Ropertz
Klaus Lang
Yasushi Ohno
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M37/0047—Layout or arrangement of systems for feeding fuel

Definitions

  • Fluid pump in particular high pressure fuel pump
  • the invention relates to a fluid pump, in particular a high-pressure fuel pump, with a housing and with at least one inlet-side low-pressure connection, an inlet valve, and a delivery space which is delimited by a delivery element.
  • a fluid pump of the type mentioned is known from DE 195 39 885 AI and is used, for example, in internal combustion engines with direct fuel injection.
  • the fuel is compressed to a high pressure by the fluid pump and is conveyed into a fuel collecting line (“rail”). From there, the fuel reaches the combustion chambers of the internal combustion engine under high pressure via fuel injection devices.
  • the fluid pump draws the fuel into a delivery chamber via a low pressure connection and an inlet valve. This is limited by the delivery piston.
  • a Pressure damper arranged. This comprises a spring-loaded piston which delimits a damping chamber which is connected to the fuel line via a bag connection.
  • the object of the present invention is to develop a fluid pump of the type mentioned at the outset in such a way that it is compact on the one hand and that the components arranged upstream of the low-pressure connection, for example a low-pressure fuel line, are loaded as little as possible.
  • a fluid pump of the type mentioned at the outset in that it comprises a pressure damper which dampens pressure fluctuations on the inlet side and which comprises at least one compressible volume which is arranged directly in the flow path between the low-pressure connection and the inlet valve.
  • the arrangement of the compressible volume directly in the flow path between the low pressure connection and the inlet valve has the advantage, in contrast to the hitherto conventional bag circuit, that the pump is internal
  • Coupling vibrations are prevented r which then charge the low-pressure connection and is connected to these low-pressure line.
  • the reason for this is that the usual pressure fluctuations occur at the inlet valve itself when it is forcibly opened, for example to control the delivery rate of the fluid pump, during a delivery stroke of the delivery piston.
  • the arrangement of the compressible volume according to the invention dampens the pressure fluctuations directly at the point at which they arise. This allows cheaper components can be used for the low pressure connection and the low pressure line, which lowers their costs. In addition, otherwise necessary holes in the pump housing can be omitted.
  • the use of a compressible volume instead of the usual spring-loaded pistons also asked the
  • the compressible volume is a gas volume which is delimited by at least one membrane.
  • the compressibility of gas allows a very simple construction of the corresponding pressure damper, which reduces the manufacturing costs of the fluid pump.
  • such a gas volume can be shaped almost arbitrarily, so that it can be easily integrated into the area between the inlet valve and the low-pressure connection of the fluid pump.
  • the compressible volume is accommodated in an expansion of the flow path, which is covered by a housing cover.
  • the housing cover can be deep-drawn, for example, and screwed or welded to a corresponding counterpart of the pump housing.
  • the radial dimensions of the fluid pump are reduced if the housing cover is arranged on an axial end face of the pump housing.
  • a further reduction in the radial dimensions of the fluid pump is achieved in that the low-pressure connection is arranged on the housing cover.
  • a connection piece is usually used for the low pressure connection, which is welded to the housing cover or screwed to it.
  • the nozzle can be straight or angled so that the same fluid pump can also be easily adapted to different installation situations. In principle, any exit direction is possible.
  • a particularly advantageous embodiment of the fluid pump according to the invention provides that the pressure damper has an essentially rotationally symmetrical damper housing with two axial end faces, towards which, starting from an axial central plane, in the area of which it has its maximum diameter, it tapers in each End face has at least one opening, and / or that at least one opening is present in the housing walls between the two end faces and the median plane.
  • Such a damper housing thus has an approximately disk-like shape.
  • the compressible volume can be easily accommodated in it and have such large boundary surfaces that effective damping of pressure pulsations is possible. At the same time, it is short in the axial direction, which benefits the dimensions of the fluid pump.
  • the openings in the wall of the damper housing ensure on the one hand that the fluid can get from the low pressure connection to the inlet valve without being throttled, and on the other hand that the fluid flows directly around the compressible volume.
  • the pressure damper designed in this way is therefore particularly effective. Installation of the pressure damper is simplified if the damper housing is clamped with its two end faces between a pump body and the housing cover. It goes without saying that, in order to achieve reproducible force relationships, the damper housing should have a certain spring elasticity at least in regions (for example, in the case of a two-part housing, at least one housing half) and in the clamping direction.
  • the damper housing has centering sections which are distributed over the circumference and radially projecting overall and which the damper housing has in relation to the expansion of the
  • the pressure damper can be used in the expansion of the flow path and is then automatically determined in the installed position after the housing cover has been installed. This facilitates the assembly of the fluid pump.
  • the centering sections each have an end section which extends approximately axially and somewhat beyond the center plane of the damper housing and on which the compressible volume is radially centered relative to the damper housing.
  • the centering sections are assigned a double function: they serve not only to center the damper housing in relation to the expansion of the flow path, but also to radially center the compressible volume which is accommodated in the damper housing. This simplifies the assembly of the pressure damper itself.
  • a radially outer edge of the compressible volume lies at least in regions on the wall of the expansion of the flow path and is thus centered relative to it.
  • the wall of the expansion of the flow path can have impressions arranged, for example, distributed over the circumference.
  • the damper housing comprises two housing halves and the compressible volume is clamped between the two housing halves.
  • This also allows the compressible volume to be easily installed within the damper housing without additional holding devices being required. It is understood that the compressible volume is preferably clamped at its edge. Otherwise, the damper housing itself "should have elastic properties at least in some areas (in the case of a two-part housing, for example, a housing half) and in the axial direction in order not to hinder the change in volume of the compressible volume.
  • a further advantageous embodiment of the fluid pump according to the invention is characterized in that the housing cover has a protuberance on which the low-pressure connection is arranged. Such a protuberance facilitates the connection of a connecting piece of the low pressure connection. A direct connection of the low pressure line is also conceivable.
  • Figure 1 is a schematic representation of a fuel system with a fluid pump with an integrated pressure damper
  • FIG. 2 shows a partial section through the fluid pump from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a section through a region of an alternative embodiment, a fluid pump
  • FIG. 4 shows a section through a region of a somewhat modified embodiment of the fluid pump from FIG. 3;
  • FIG. 5 shows a section through a region of yet another alternative embodiment of a fluid pump
  • Figure 6 shows a section through a region of yet another alternative embodiment of a fluid pump.
  • a fuel system bears the overall reference 10th It comprises a fuel tank 12 from which a feed pump 14 delivers the fuel into a low-pressure line 16. This leads to a low-pressure connection 18 of a fluid pump 20 designed as a high-pressure piston pump, which is indicated in FIG. 1 by a dash-dotted line.
  • a high pressure connection 22 of the high pressure piston pump 20 is connected to a fuel manifold; 24 connected. This is also known as a "rail".
  • the fuel compressed by the high-pressure piston pump 20 is stored in it under high pressure.
  • several Kraf fuel injectors 26 are connected, which inject the fuel directly into a combustion chamber 28 assigned to them.
  • the fuel system 10 therefore belongs to an internal combustion engine with direct fuel injection.
  • the hydraulic circuit diagram of the high-pressure piston pump 20 shown in FIG. 1 shows some of its essential components:
  • the inlet valve device 34 comprises a spring-loaded check valve 40, which represents the actual inlet valve.
  • the inlet valve 40 can be forcibly brought into its open position via an electromagnetic actuating device 42. This is represented by the switch symbol 44.
  • a pressure damper 48 is arranged in a flow path 46 between the low-pressure connection 18 and the inlet valve device 34. Although this does not appear from the hydraulic circuit diagram in FIG. 1, the pressure damper 48 is not in a bag circuit, but rather as a compressible volume directly in the flow path 46 between the low pressure connection 18 and
  • Inlet valve device 34 arranged. This will be explained in more detail below with reference to FIG. 2.
  • the delivery rate of the high-pressure piston pump 20 can be adjusted by means of the inlet valve device 34.
  • the inlet valve 40 is brought into its positively open position 44 during a delivery stroke of the delivery piston 30.
  • the fuel is not discharged to the fuel collecting line 24, but rather back via the flow path 46 into the low-pressure line 16.
  • the pressure pulsations that occur in this way in the flow path 46 and in the low-pressure line 16 are smoothed by the pressure damper 48.
  • the high-pressure piston pump 20 comprises a housing 50, which comprises a housing body 52, a piston bush 53, and a housing cover 54.
  • the housing cover 54 has a cylindrical shape with a peripheral wall 56 and a base 58. The free edge of the peripheral wall 56 is welded to the housing body 52.
  • the housing cover 54 forms the upper cover of the housing 50 and, as viewed in the longitudinal direction of the delivery piston 30, is arranged on an axial end face of the pump housing 50.
  • the low-pressure connection 18 is formed by an inlet connection which is welded centrally to the base 58 of the housing cover 54.
  • the housing body 52 and the housing cover 54 delimit a space 62 which, as will be shown further below, represents an expanded section of the flow path 46 from the inlet connector 18 to the inlet valve 40.
  • an extension 63 leads from the extension 62 to the inlet valve 40 lying outside the image plane in FIG. 2 and therefore not visible.
  • the high-pressure connection 22 is formed by an outlet connection which is welded to the housing body 52.
  • the pressure damper 48 is inserted in the extension 62. It comprises a rotationally symmetrical damper housing 66. This extends from an axial central plane 68, in the area of which it has its maximum diameter, to two end faces with a smaller diameter, in each of which there is an opening 70 (it should be noted that the pressure damper 48 is identical on both sides of the central plane 68;
  • Openings 74 distributed over the circumference are also present in a wall 72 of the damper housing 66 which tapers conically from the region of the central plane 68 to the end face.
  • a compressible gas volume 76 is enclosed in the damper housing 66, specifically between two essentially and overall parallel membranes 78a and 78b.
  • the damper housing 66 is in two parts with an upper part 66a and a lower part 66b. The edges of the two membranes 78a and 78b are clamped in the region of the central plane 68 between the two parts 66a and 66b of the damper housing 66.
  • the axial longitudinal extent of the damper housing 66 is somewhat larger than the height of the extension 62. This means that the damper housing 66 is clamped between the housing cover 54 and the housing body 52 in the installation position shown in FIG. 2.
  • the upper opening 70 in FIG. 2 is located here of the damper housing 66 exactly in the area of the inlet connector 18.
  • a rigid design of the support on the housing 66 ensures that an axial pressure force occurring during assembly does not lead to a radial change in diameter.
  • the membranes 78a and 78b are therefore safely centered with respect to the housing 66.
  • the high-pressure piston pump 20 shown in FIG. 2 operates as follows:
  • the delivery piston 30 moves downward in FIG. 2.
  • fuel is drawn into the delivery chamber 32 via the inlet connection 18, the extension 62, the channel 63, and the inlet valve 40. Since the damper housing 66 is clamped between the housing cover 54 and the housing body 52 and as a result a largely fluid-tight contact is made between the edges of the openings 70 and the housing cover 54 or the housing body 52, the fuel flows from the inlet connection 18 through the upper opening in FIG.
  • the gas volume 76 enclosed between the two membranes 78a and 78b which has the actual pressure damping task, lies directly in the flow path 46 of the fuel and flows directly around it. If a pressure surge occurs, starting from the inlet valve 40, this can be smoothed by the pressure damper 48 be before it can propagate into the low-pressure line 16 via the inlet connection 18.
  • FIG. 3 shows that area of an alternative embodiment of a high-pressure piston pump 20 in which the pressure damper 48 is arranged.
  • Such elements and areas which have functions equivalent to elements and areas of the figures described above have the same reference numerals. They are not explained in detail again. This also applies to all of the following figures.
  • the inlet connection 18 is not designed to be straight, but angled by 90 °.
  • the damper housing 66 has a plurality of centering sections 80, which are distributed over the circumference and radially projecting overall in the region of its central plane 68.
  • the centering sections 80 are formed by a radially outward extension of the conical wall 72. They each have an end section 82 which extends approximately axially towards the other housing half.
  • the radially outer side of the end sections 82 lies against the inside of the peripheral wall 56 of the housing cover 54.
  • the end sections 82 extend somewhat beyond the central plane 68.
  • the radially outer edges of the membranes 78a and 78b abut the radially inner side of the end section 82.
  • the diaphragm 78a and 78b or the gas volume 76 are thus also radially centered with respect to the damper housing 66 by the end section 82.
  • a plurality of impressions 86 can additionally be present in the housing cover 54 distributed over the circumference.
  • the radially outer edges of the membranes 78a and 78b can center directly opposite the housing cover 54.
  • FIG. 5 The area of the inlet connector 18 and the housing cover 54 of yet another embodiment of a high-pressure piston pump 20 is shown in FIG. 5. It can be seen that there is a protuberance 84 in the housing cover 54, with which the inlet connector 18 is welded.
  • FIG. 6 A further modified variant of this is shown in FIG. 6: In this case, a thread 86 is rolled into the inside of the protuberance 84, into which the inlet connector 18 is screwed.

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Abstract

Eine Fluidpumpe (20), insbesondere eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe, umfasst ein Gehäuse (50) und mindestens einen einlassseitigen Niederdruckanschluss (18). Ferner ist ein Einlassventil (40) und ein Förderraum (32) vorhanden, der von einem Förderelement (30) begrenzt wird. Es wird vorgeschlagen, dass die Fluidpumpe (20) einen Druckdämpfer (48) umfasst, der einlassseitige Druckschwankungen dämpft und der mindestens ein kompressibles Volumen (76) umfasst, welches unmittelbar im Strömungsweg (46) zwischen Niederdruckanschluss (18) und Einlassventil (40) angeordnet ist.

Description

Fluidpumpe, insbesondere Kraftstoff-Hochdruckpumpe
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Fluidpumpe, insbesondere Kraftstoff-Hochdruckpumpe, mit einem Gehäuse und mit mindestens einem einlassseitigen Niederdruckanschluss, einem Einlassventil, und einem Förderraum, der von einem Förderelement begrenzt wird.
Eine Fluidpumpe der eingangs genannten Art ist aus der DE 195 39 885 AI bekannt und kommt beispielsweise bei Brennkraftmaschinen mit Kraftstoff-Direkteinspritzung zum Einsatz. Bei derartigen Brennkraftmaschinen wird der Kraftstoff von der Fluidpumpe auf einen hohen Druck komprimiert und in eine Kraftstoff-Sammelleitung ("Rail") gefördert. Von dieser gelangt der Kraftstoff unter hohem Druck über Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen direkt in die Brennräume der Brennkraftmaschine. Die Fluidpumpe saugt den Kraftstoff über einen Niederdruckanschluss und ein Einlassventil in einen Förderraum an. Dieser wird von dem Förderkolben begrenzt. Um Druckschwankungen in einer Kraftstoffleitung auszugleichen, die mit dem Niederdruckanschluss verbunden ist, ist dort ein Druckdämpfer angeordnet. Dieser umfasst einen federbelasteten Kolben, der eine mit der Kraftstoffleitung über einen Sackanschluss verb nde Dämpfungskammer begrenzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fluidpumpe der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie einerseits kompakt baut und dass andererseits die stromaufwärts vom Niederdruckanschluss angeordneten Komponenten, beispielsweise eine Niederdruck- Kraftstoffleitung, möglichst wenig belastet werden .
Diese Aufgabe wird bei einer Fluidpumpe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass sie einen Druckdämpfer umfasst, der einlassseitige Druckschwankungen dämpft und der mindestens ein kompressibles Volumen umfasst, welches unmittelbar im Strömungsweg zwischen Niederdruckanschluss und Einlassventil angeordnet ist.
Vorteile der Erfindung
Die Anordnung des kompressiblen Volumens unmittelbar im Strömungsweg zwischen Niederdruckanschluss und Einlassventil hat im Gegensatz zu der bisher üblichen Sackschaltung den Vorteil, dass pumpeninterne
KoppelSchwingungen verhindert werden r die dann den Niederdruckanschluss und eine an diesen angeschlossene Niederdruckleitung belasten. Der Grund hierfür liegt darin, dass die üblichen Druckschwankungen am Einlassventil selbst entstehen, wenn dieses beispielsweise zur Steuerung der Fördermenge der Fluidpumpe während eines Förderhubs des Förderkolbens zwangsweise geöffnet wird. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des kompr ssiblen Volumens werden die Druckschwankungen unmittelbar am Ort ihres Entstehens gedämpft. Somit können preiswertere Komponenten für den Niederdruckanschluss und die Niederdruckleitung verwendet werden, was deren Kosten senkt. Außerdem können sonst erforderliche Bohrungen im Pumpengehäuse entfallen. Die Verwendung eines kompressiblen Volumens anstelle der üblichen federbelasteten Kolben bat darüber hinaus den
Vorteil, dass es einfach baut und somit auch die Fluidpumpe insgesamt vergleichsweise preiswert ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
In einer ersten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das kompressible Volumen ein Gasvolumen ist, welches von mindestens einer Membran begrenzt wird. Die Kompressibilität von Gas gestattet einen sehr einfachen Aufbau des entsprechenden Druckdämpfers, was die Herstellkosten der Fluidpumpe reduziert. Darüber hinaus kann ein solches Gasvolumen beinahe beliebig geformt werden, so dass es leicht in den Bereich zwischen Einlassventil und Niederdruckanschluss der Fluidpumpe integriert werden kann. Grundsätzlich ist auch denkbar, das Gasvolumen durch eine Vielzahl einzelner kleiner gasgefüllter Kapseln zu bilden.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das kompressible Volumen in einer Erweiterung des Strömungswegs aufgenommen ist, die durch einen Gehäusedeckel abgedeckt wird. Dies erleichtert die Montage der Fluidpumpe. Der Gehäusedeckel kann dabei beispielsweise tiefgezogen sein und mit einem entsprechenden Gegenstück des Pumpengehäuses verschraubt oder verschweißt werden.
Die radialen Abmessungen der Fluidpumpe werden reduziert, wenn der Gehäusedeckel an einer axialen Stirnseite des Pumpengehäuses angeordnet ist. Eine nochmalige Reduktion der radialen Abmessungen der Fluidpumpe wird dadurch erreicht, dass der Niederdruckanschluss am Gehäusedeckel angeordnet ist. Üblicherweise wird für den Niederdruckanschluss ein Anschlussstutzen verwendet, der am Gehäusedeckel angeschweißt oder mit diesem verschxaubt ist. Der Stutzen kann gerade oder winkelig sein, so «dass die gleiche Fluidpumpe auch an unterschiedliche Einbausituationen leicht angepasst werden kann. Dabei ist grundsätzlich eine beliebige Abgangsrichtung möglich.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fluidpumpe sieht vor, dass der Druckdämpfer ein im Wesentlichen rotationssymmetrisches Dämpfergehäuse mit zwei axialen Stirnseiten aufweist, zu denen hin es sich ausgehend von einer axialen Mittelebene, in deren Bereich es seinen maximalen Durchmesser aufweist, verjüngt, dass es in jeder Stirnseite mindestens eine Öffnung aufweist, und/oder dass in den Gehäusewänden zwischen den beiden Stirnseiten und der Mittelebene jeweilsmindestens eine Öffnung vorhanden ist. Ein derartiges Dämpfergehäuse hat also in etwa diskiusartige Gestalt. In ihm kann das kompressible Volumen leicht aufgenommen werden und dabei so große Begrenzungsflächen aufweisen, dass eine wirkungsvolle Dämpfung von Druckpulsationen möglich ist. Gleichzeitig baut es in axialer Richtung kurz, was den Abmessungen der Fluidpumpe zugute kommt. Durch die Öffnungen in der Wand des Dämpfergehäuses wird einerseits sichergestellt, dass das Fluid vom ISTiederdruckanschluss zum Einlassventil gelangen kann, ohne gedrosselt zu werden, und dass andererseits das Fluid das kompressible Volumen unmittelbar umströmt. Der so gestaltete Druckdämpfer ist daher besonders effektiv. Der Einbau des Druckdämpfers wird vereinfacht, wenn das Dämpfergehäuse mit seinen beiden Stirnseiten zwischen einem Pumpenkörper und dem Gehäusedeckel verklemmt ist. Dabei versteht sich, dass zum Erzielen reproduzierbarer Kräfteverhältnisse das Dämpfergehäuse mindestens bereichsweise (bei einem zweiteiligen Gehäuse beispielsweise mindestens eine Gehäusehälfte) und in Klemmrichtung eine gewisse Federelastizität aufweisen sollte.
In die gleiche Richtung zielt jene nochmalige Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fluidpumpe, bei welcher das Dämpfergehäuse über den Umfang verteilt angeordnete und insgesamt radial abragende Zentrierabschnitte aufweist, welche das Dämpfergehäuse gegenüber der Erweiterung des
Strömungswegs radial zentrieren. Auf diese Weise kann der Druckdämpfer in die Erweiterung des Strömungswegs eingesetzt werden und ist anschließend, nach dem Einbau des Gehäusedeckels, automatisch in Einbaulage festgelegt. Dies erleichtert die Montage der Fluidpumpe.
In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass mindestens einige der Zentrierabschnitte jeweils einen sich in etwa axial und etwas über die Mittelebene des Dämpfergehäuses hinweg erstreckenden Endabschnitt aufweisen, an denen das kompressible Volumen gegenüber dem Dämpfergehäuse radial zentriert ist. In diesem Falle wird den Zentrierabschnitten eine Doppelfunktion zugeordnet: Sie dienen nicht nur der Zentrierung des Dämpfergehäuses geg-enüber der Erweiterung des Strömungswegs, sondern auch zur radialen Zentrierung des kompressiblen Volumens, welches im Dämpfergehäuse aufgenommen ist. Hierdurch wird die Montage des Druckdämpfers selbst vereinfacht. Möglich ist auch, dass ein radial äußerer Rand des kompressiblen Volumens wenigstens bereichsweise an der Wand der Erweiterung des Strömungswegs anliegt und so gegenüber dieser zentriert ist. Hierzu kann die Wand der Erweiterung des Strömungswegs beispielsweise über den Umfang verteilt angeordnete Einprägungen aufweisen.
In eine ähnliche Richtung zielt j ene Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fluidpumpe, bei welcher das Dämpfergehäuse zwei Gehäusehälften umfasst und das kompressible Volumen zwischen den beiden Gehäusehälften verklemmt ist. Auch dies gestattet eine einfache Montage des kompressiblen Volumens innerhalb des Dämpfergehäuses, ohne dass zusätzliche Haltevorrichtungen erforderlich sind. Es versteht sich, dass das kompressible Volumen vorzugsweise an seinem Rand verklemmt ist. Andernfalls sollte das Dämpfergehäuse selbst "wenigstens bereichsweise (bei einem zweiteiligen Gehäuse beispielsweise eine Gehäusehälfte) und in axialer Richtung federelastische Eigenschaften aufweisen, um die Volumenänderung des kompressiblen Volumens nicht zu behindern.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fluidpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass der Gehäusedeckel eine Ausstülpung aufweist, an der der Niederdruckanschluss angeordnet ist. Durch eine solche Ausstülpung wird die Anbindung eines Anschlussstutzens des Niederdruckanschlusses erleichtert. Ebenso ist ein direkter Anschluss der Niederdruckleitung denkbar.
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 mit einer Fluidpumpe mit einem integrierten Druckdämpfer;
Figur 2 einen Teilschnitt durch die Fluidpumpe von Figur 1;
Figur 3 einen Schnitt durch einen Bereich einer alternativen Ausführungsform, einer Fluidpumpe;
Figur 4 einen Schnitt durch einen Bereich einer etwas abgewandelten Ausführungsform der Fluidpumpe von Figur 3;
Figur 5 einen Schnitt durch einen Bereich einer nochmals alternativen Ausführungsform einer Fluidpumpe; und
Figur 6 einen Schnitt durch einen Bereich einer nochmals alternativen Ausführungsform einer Fluidpumpe.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 trägt ein Kraftstoffsystem insgesamt das Bezugs zeichen 10 . Es umfasst einen Kraftstoffbehälter 12 , aus dem eine Vor förderpumpe 14 den Kraftstoff in eine Niederdruckleitung 16 fördert . Diese fuhrt zu einem Niederdruckanschluss 18 einer als Hochdruck-Kolbenpumpe ausgebildeten Fluidpumpe 20 , die in Fig r 1 durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist . Ein Hochdruckanschluss 22 der Hochdruck-Kolbenpumpe 20 ist mit einer Kraftstoff-Sammelleitung; 24 verbunden. Diese wird auch als "Rail" bezeichnet. In ihr ist der von der Hochdruck-Kolbenpumpe 20 komprimierte Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert. An die Kraftstoff-Sammelleitung 24 sind mehrere Kraf stoff-Einspritzvorrichtungen 26 angeschlossen, die den Kraftstoff in einen ihnen jeweils zugeordneten Brennraum 28 direkt einspritzen. Das KraftstoffSystem 10 gehört also zu einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung .
Das in Figur 1 gezeigte hydraulische Schaltbild der Hochdruck-Kolbenpumpe 20 zeigt einige ihrer wesentlichen Komponenten:
Hierzu gehört ein Förderkolben 30 r der beispielsweise von einer nicht gezeigten Antriebswelle in eine Hin- und Herbewegung versetzt werden kann. Er begrenzt einen Förderraum 32. Dieser ist mit einer Einlassventileinrichtung 34 und einem als federbelastetes Rückschlagventil ausgebildeten Auslassventil 36 fluidisch verbunden. Durch ein Druckregelventil 38 kann der Druck stromabwärts vom Auslassventil 36 eingestellt werden.
Die Einlassventileinrichtung 34 umfasst zum einen ein federbelastetes Rückschlagventil 40, welches das eigentliche Einlassventil darstellt. Über eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 42 kann das Einlassventil 40 zwangsweise in seine geöffnete Stellung gebracht werden. Dies ist durch das Schaltsymbol 44 dargestellt. Zwischen dem Niederdruckanschluss 18 und der Einlassventileinrichtung 34 ist in einem Strömungsweg 46 ein Druckdämpfer 48 angeordnet. Obwohl dies aus dem hydraulischen Schaltbild der Figur 1 nicht hervorgeht, ist der Druckdämpfer 48 nicht in einer Sackschaltung, sondern als kompressibles Volumen unmittelbar im Strömungsweg 46 zwischen Niederdruckanschluss 18 und
Einlassventileinrichtung 34 angeordnet. Dies wird weiter unten noch genauer unter Bezugnahme auf Figur 2 erläutert werden .
Mittels der Einlassventileinrichtunς 34 kann die Fördermenge der Hochdruck-Kolbenpumpe 20 eingestellt werden. Hierzu wird während eines Förderhubs des Förderkolbens 30 das Einlassventil 40 in seine zwangsweise geöffnete Stellung 44 gebracht. In diesem Fall wird während des Förderhubs des Förderkolbens 30 der Kraftstoff nicht zur Kraftstoff-Sammelleitung 24, sondern zurück über den Strömungsweg 46 in die Niederdruckleitung 16 ausgestoßen. Die unter anderem hierdurch im Strömungsweg 46 und in der Niederdruckleitung 16 auftretenden Druckpulsationen werden vom Druckdämpfer 48 geglättet.
Wie aus Figur 2 hervorgeht, umfasst die Hochdruck- Kolbenpumpe 20 ein Gehäuse 50, welches einen Gehäusekörper 52, eine Kolbenbuchse 53, und einen Gehäusedeckel 54 umfasst. Der Gehäusedeckel 54 hat zylindrische Gestalt mit einer Umfangswand 56 und einer Basis 58. Der freie Rand der Umfangswand 56 ist mit dem Gehäusekörper 52 verschweißt.
Der Gehäusedeckel 54 bildet in Figur 2 die obere Abdeckung des Gehäuses 50 und ist insoweit in Längsrichtung des Förderkolbens 30 gesehen an einer axialen Stirnseite des Pumpengehäuses 50 angeordnet. Der Niederdruckanschluss 18 wird durch einen Einlassstutzen gebildet, der zentrisch an der Basis 58 des Gehäusedeckels 54 verschweißt ist. Durch den Gehäusekörper 52 und den Gehäusedeckel 54 wird ein Raum 62 begrenzt, der, wie weiter unten noch dargestellt werden wird, einen erweiterten Abschnitt des Strömungswegs 46 vom Einlassstutzen 18 zum Einlassventil 40 hin darstellt. Zu diesem Zweck führt von der Erweiterung 62 ein in axialer Richtung verlaufender Kanal 63 zu dem in Figur 2 außerhalb der Bildebene liegenden und daher nicht sichtbaren Einlassventil 40. Der Hochdruckanschluss 22 wird durch einen Auslassstutzen gebildet, der mit dem Gehäusekörper 52 verschweißt ist.
Der Druckdämpfer 48 ist in die Erweiterung 62 eingesetzt. Er umfasst ein rotationssymmetrisches Dämpfergehäuse 66. Dieses erstreckt sich von einer axialen Mittelebene 68, in deren Bereich es seinen maximalen Durchmesser aufweist, zu zwei Stirnseiten mit kleinerem Durchmesser, in denen jeweils eine Öffnung 70 vorhanden ist (dabei sei darauf hingewiesen, dass der Druckdämpfer 48 zu beiden Seiten der Mittelebene 68 identisch ausgebildet ist; aus
Darstellungsgründen sind daher nur für eine Seite die Bezugszeichen eingetragen) . Auch in einer vom Bereich der Mittelebene 68 zur Stirnseite sich konisch verjüngenden Wand 72 des Dämpfergehäuses 66 sind über den Umfang verteilt angeordnete Öffnungen 74 vorhanden.
In dem Dämpfergehäuse 66 ist ein kompressibles Gasvolumen 76 eingeschlossen, und zwar zwischen zwei im Wesentlichen und insgesamt parallelen Membranen 78a und 78b. Das Dämpfergehäuse 66 ist zweiteilig mit einem Oberteil 66a und einem Unterteil 66b. Die Ränder der beiden Membranen 78a und 78b sind im Bereich der Mittelebene 68 zwischen den beiden Teilen 66a und 66b des Dämpfergehäuses 66 verklemmt. In einem ausgebauten Ausgangszustand ist die axiale Längserstreckung des Dämpfergehäuses 66 etwas größer als die Höhe der Erweiterung 62. Dies führt dazu, dass in der in Figur 2 gezeigten Einbaulage das Dämpfergehäuse 66 zwischen dem Gehäusedeckel 54 und dem Gehäusekörper 52 verklemmt ist. Dabei liegt die in Figur 2 obere Öffnung 70 des Dämpfergehäuses 66 genau im Bereich des Einlassstutzens 18.
Durch eine steife Ausgestaltung der Auflage am Gehäuse 66 wird erreicht, dass eine bei der Montage auftretende axiale Druckkraft nicht zu einer radialen Durchmesseränderung führt. Die Membranen 78a und 78b sind daher sicher gegenüber dem Gehäuse 66 zentriert.
Die in Figur 2 gezeigte Hochdruck-Kolbenpumpe 20 arbeitet folgendermaßen :
Währens eines Saugtaktes bewegt sich der Förderkolben 30 in Figur 2 nach unten. Hierdurch wird Kraftstoff über den Einlassstutzen 18, die Erweiterung 62, den Kanal 63, und das Einlassventil 40 in den Förderraum 32 angesaugt. Da das Dämpfergehäuse 66 zwischen dem Gehäusedeckel 54 und dem Gehäusekörper 52 verspannt ist und hierdurch zwischen den Rändern der Öffnungen 70 und dem Gehäusedeckel 54 beziehungsweise dem Gehäusekörper 52 ein weitgehend fluiddichter Kontakt hergestellt ist, strömt der Kraftstoff vo Einlassstutzen 18 durch die in Figur 2 obere Öffnung 70 in das Innere des Dämpfergehäuses 66, umspült dort die Membran 78a, tritt aus den Öffnungen 74 aus dem Dämpfergehäuse 66 in die Erweiterung 62 aus, wo er auch die Membran 78b beaufschlagt, um dann weiter in den Kanal 63 zu strömen.
Man sieht, dass das zwischen den beiden Membranen 78a und 78b eingeschlossene Gasvolumen 76, welches die eigentliche Druckdämpfungsaufgabe hat, unmittelbar im Strömungsweg 46 des Kraftstoffs liegt und von diesem direkt umströmt wird. Kommt es, ausgehend vom Einlassventil 40, zu einem Druckstoß, kann dieser vom Druckdämpfer 48 geglättet werden, bevor er sich über den Einlassstutzen 18 in die Niederdruckleitung 16 fortpflanzen kann.
In Figur 3 ist jener Bereich einer alternativen Ausführungsform einer Hochdruck-Kolbenpumpe 20 gezeigt, in dem der Druckdämpfer 48 angeordnet ist. Dabei tragen solche Elemente und Bereiche, welche äquivalente Funktionen zu Elementen und Bereichen der zuvor beschriebenen Figuren aufweisen, die gleichen Bezugszeichen. Sie sind nicht nochmals im Detail erläutert. Dies gilt im Übrigen auch für alle nachfolgenden Figuren.
Man erkennt, dass der Einlassstutzen 18 im Gegensatz zu Figur 2 nicht gerade, sondern um 90° gewinkelt ausgebildet ist. Außerdem erkennt man, dass das Dämpfergehäuse 66 im Bereich seiner Mittelebene 68 mehrere über den Umfang verteilt angeordnete und insgesamt radial abragende Zentrierabschnitte 80 aufweist. Die Zentrierabschnitte 80 sind durch eine nach radial außen weisende Verlängerung der konischen Wand 72 gebildet. Sie weisen jeweils einen sich in etwa axial zur jeweils anderen Gehäusehälfte hin erstreckenden Endabschnitt 82 auf .
Die radial außen liegende Seite der Endabschnitte 82 liegt an der Innenseite der Umfangswand 56 des Gehäusedeckels 54 an. Hierdurch wird das Dämpfergehäuse 66 gegenüber der Erweiterung 62 beziehungsweise gegenüber dem Gehäusedeckel 54 zentriert. Die Endabschnitte 82 erstrecken sich etwas über die Mittelebene 68 hinweg. Die radial äußeren Ränder der Membranen 78a und 78b liegen an der radial innen liegenden Seite des Endabschnitts 82 an. Durch den Endabschnitt 82 werden somit auch die Membranen 78a und 78b beziehungsweise das Gasvolumen 76 gegenüber dem Dämpfergehäuse 66 radial zentriert. Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, können zusätzlich im Gehäusedeckel 54 über den Umfang verteilt mehrere Einprägungen 86 vorhanden sein. An deren Innenseite können sich die radial äußeren Ränder der Membranen 78a und 78b direkt gegenüber dem Gehäusedeckel 54 zentrieren.
Grundsätzlich sei darauf hingewiesen, dass durch eine Zentrierung des Dämpfergehäuses 66 mit radialer Vorspannung eine vormontierbare Baugruppe entsteht, was besonders montagefreundlich ist. Durch eine derartige Vorspannung werden ferner die radialen Toleranzen minimiert, so dass der Durchmesser und damit die Wirkung des Druckdämpfers 48 selbst maximiert werden können.
Der Bereich des Einlassstutzens 18 und des Gehäusedeckels 54 einer nochmals anderen Ausführungsform einer Hochdruck- Kolbenpumpe 20 ist in Figur 5 gezeigt. Man erkennt, dass im Gehäusedeckel 54 eine Ausstülpung 84 vorhanden ist, mit der der Einlassstutzen 18 verschweißt ist.
Eine nochmals abgeänderte Variante hierzu zeigt Figur 6: Bei dieser ist in die Innenseite der Ausstülpung 84 ein Gewinde 86 eingerollt, in welches der Einlassstutzen 18 eingeschraubt ist.

Claims

Ansprüche
1. Fluidpumpe (20), insbesondere Kraftstoff- Hochdruckpumpe, mit einem Gehäuse (50) und mit mindestens einem einlassseitigen ISTiederdruckanschluss (18) , einem Einlassventil (40) , und einem Förderraum (32) , der von einem Förderelement (30 ) begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Druckdämpfer (48) umfasst, der einlassseitige Drucischwankungen dämpft und der mindestens ein kompressibles Volumen (76) umfasst, welches unmittelbar im Strömungsweg (46) zwischen
Niederdruckanschluss (18) und Einlassventil (40) angeordnet ist.
2. Fluidpumpe (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kompressible Volumen ein
Gasvolumen (76) ist, welches von mindestens einer Membran (78) begrenzt wird.
3. Fluidpumpe (20) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das kompressible Volumen (76) in einer Erweiterung (62) des Strömungswegs (46) aufgenommen ist, die durch einen Gehäusedeckel (54) abgedeckt wird.
4. Fluidpumpe (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (54) an einer axialen Stirnseite des Pumpengehäuses (50) angeordnet ist.
5. Fluidpumpe (20) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckanschluss (18) am Gehäusedeckel (54) angeordnet ist.
6. Fluidpumpe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckdämpfer
(48) ein im Wesentlichen rotationssymmetrisches Dämpfergehäuse (66) mit zwei axialen Stirnseiten aufweist, zu denen hin es sich ausgehend von einer axialen Mittelebene (68) , in deren Bereich es seinen maximalen Durchmesser aufweist, verjüngt, dass es in jeder Stirnseite mindestens eine Öffnung (70) aufweist, und/oder dass in den Gehäusewänden (72) z:wischen den beiden Stirnseiten und der Mittelebene (68) jeweils mindestens eine Öffnung (74) vorhanden ist.
7. Fluidpumpe (20) nach Anspruch 6 in Verbindung mit einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfergehäuse (66) mit seinen beiden Stirnseiten zwischen einem Gehäusekörper (52) und dem Gehäusedeckel (54) verklemmt ist.
8. Fluidpumpe (20) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfergehäuse (66) über den Umfang verteilt angeordnete und insgesamt radial abragende Zentrierabschnitte (80) aufweist, welche das Dämpfergehäuse (66) gegenüber der Erweiterung (62) des Strömungswegs (46) radial zentrieren.
9. Fluidpumpe (20) nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige der
Zentrierabschnitte (80) jeweils einen sich in etwa axial und etwas über die Mittelebene (68) des Dämpfergehäuses (66) hinweg erstreckenden Endabschnitt (82) aufweisen, an denen das kompressible Volumen (76) gegenüber dem Dämpfergehäuse (66) radial zentriert ist.
10. Fluidpumpe nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige der
Zentrierabschnitte (80) jeweils einen sich in etwa axial und etwas über die Mittelebene (68) des Dämpfergehäuses (66) hinweg erstreckenden Endabschnitt (82) aufweisen, an denen das kompressible Volumen (76) gegenüber dem Dämpfergehäuse (66) radial zentriert ist.
11. Fluidpumpe (20) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein radial äußerer Rand des kompressiblen Volumens (76) wenigstens bereichsweise an der Wand (86) der Erweiterung (62) des Strömungswegs (46) anliegt und so gegenüber dieser zentriert ist.
12. Fluidpumpe (20) nach einem der Ansprüche 6 bis 9 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfergehäuse (66) zwei Gehäusehälften (66a, 66b) umfasst und das kompressible Volumen (76) zwischen den beiden Gehäusehälften (66a, 66b) verklemmt ist.
13. Fluidpumpe (20) nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (54) eine Ausstülpung (84) aufweist, an der der Niederdruckanschluss (18) angeordnet ist.
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