WO2009065634A2 - Fuel pump for producing high-pressure fuel - Google Patents

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Abstract

The invention relates to a fuel pump (1) for producing high-pressure fuel. To guarantee the smallest possible axial space required for the fuel pump, the high-pressure pump (3) and the low-pressure feed pump (2) are situated in a recess of the pump housing. The high-pressure pump and the low-pressure feed pump are in fluid connection in the recess.

Description

Beschreibungdescription
Kraftstoffpumpe zur KraftstoffhochdruckerzeugungFuel pump for high-pressure fuel production
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe zur Kraftstoff¬ hochdruckerzeugung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a fuel pump for fuel ¬ high pressure generation according to the features of the preamble of claim 1.
In Kraftstoffeinspritzsystemen, wie z.B. dem Common Rail Em- spπtzsystem, werden zur Befüllung eines Hochdruckspeichers Kraftstoffpumpen eingesetzt. Dabei sind in Kraftstoffstoffpumpen der heutigen Bauart in der Regel Niederdruckvorforderpumpen integriert, die die Versorgung des Hochdruckpumpen- teils der Kraftstoffpumpe mit Kraftstoff aus dem Kraftstoff- tank sicherstellen, wobei die Niederdruckvorforderpumpen vorzugsweise als Flugeizellen-, Innenzahnrad-, Sperrflugel- oder Gerotorpumpen ausgebildet sind. Die Niederdruckvorforderpumpen weisen dabei insbesondere bei kleinen Drehzahlen einen schlechten Wirkungsgrad auf, womit stark überdimensionierte Niederdruckvorforderpumpen eingesetzt werden müssen. Ferner steigt unter anderem aufgrund der überdimensionierung der Niederdruckvorforderpumpe der axiale Platzbedarf der gesamten Kraftstoffpumpe .In fuel injection systems, such as e.g. the Common Rail Emission System, fuel pumps are used to fill a high-pressure accumulator. As a rule, low-pressure pre-demand pumps, which ensure the supply of the high-pressure pump part of the fuel pump with fuel from the fuel tank, are integrated into fuel pumps of today's design, the low-pressure pre-demand pumps preferably being in the form of impeller, internal gear, Sperrflugel or gerotor pumps. The Niederdruckvorforderpumpen have in particular at low speeds to a poor efficiency, which must be used with very oversized Niederdruckvorforderpumpen. Furthermore, among other things due to the oversizing of Niederdruckvorforderpumpe the axial space requirement of the entire fuel pump.
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, eine Hochdruckpumpe bereitzustellen, die einen geringen axialen Platzbedarf aufweist.The object underlying the present invention is now to provide a high-pressure pump which has a small axial space requirement.
Diese Aufgabe wird erfmdungsgemaß durch die Merkmale des Pa- tentanspruchs 1 gelost. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen gekennzeichnet.This object is achieved erfmdungsgemaß by the features of patent claim 1. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Hochdruckpumpe und die Niederdruckvorfor- derpumpe in einer Aussparung angeordnet sind, und somit die Anzahl der Dichtschnittstellen zur Umgebung, sowie die Anzahl der Bearbeitungsschritte für die Herstellung der Hochdruckpumpe reduziert werden. Aufgrund der Anordnung der Hochdruck- pumpe und der Niederdruckvorforderpumpe in einer Aussparung lasst sich der axiale Platzbedarf der Kraftstoffpumpe reduzieren. Ferner wird das Startverhalten der Kraftstoffpumpe beim Ansaugen des Kraftstoffs bei geringen Drehzahlen verbes¬ sert .The advantages achieved by the invention are, in particular, that the high-pressure pump and the Niederdruckvorfor- derpumpe are arranged in a recess, and thus the number of sealing interfaces to the environment, and the number of processing steps for the production of the high-pressure pump can be reduced. Due to the arrangement of the high-pressure pump and the Niederdruckvorforderpumpe in a recess let the axial space requirement of the fuel pump can be reduced. Furthermore, the starting behavior of the fuel pump when sucking the fuel at low speeds verbes ¬ sert.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass Kraftstoff über eine KraftstoffZuleitung direkt in einen Hohlraum einströmt. Dadurch kann die Kühlung eines Gleitschuhs, bzw. die Kühlung einer Exzenterringflache direkt von dem Kraftstoff übernommen werden, und somit beispielsweise Spulol und ein Kuhler eingespart werden.A further advantageous embodiment of the invention is that fuel flows directly into a cavity via a fuel supply line. As a result, the cooling of a sliding shoe, or the cooling of an eccentric annular surface can be taken directly from the fuel, and thus, for example, Spulol and a radiator can be saved.
Ferner besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung darin, dass innerhalb einer Abzweigleitung eine Drosselem- heit angeordnet ist. Mittels der Drosseleinheit lassen sich prinzipbedingte Druckpulsationen, aufgrund der ein Kolben Bauweise der Kraftstoffpumpe, ausgleichen.Furthermore, an advantageous embodiment of the invention is that a throttling unit is arranged within a branch line. By means of the throttle unit can be principle-based pressure pulsations, due to a piston design of the fuel pump, compensate.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass ein Pumpengehause aus Aluminium besteht, und somit das Gewicht der Hochdruckpumpe reduziert wird.A further advantageous embodiment of the invention is that a pump housing made of aluminum, and thus the weight of the high-pressure pump is reduced.
Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung naher erläutert. Dabei zeigt: Figur 1: einen Ausschnitt einer Schnittansicht der Kraftstoffpumpe mit der Anordnung der Hochdruckpumpe und der Nie¬ derdruckvorforderpumpe . Figur 1 zeigt einen Ausschnitt einer Schnittansicht einer Kraftstoffpumpe mit der Anordnung einer Hochdruckpumpe und einer Niederdruckvorforderpumpe .Details of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In which: Figure 1 shows a detail of a sectional view of the fuel pump with the arrangement of the high pressure pump and the Never ¬ derdruckvorforderpumpe. Figure 1 shows a detail of a sectional view of a fuel pump with the arrangement of a high-pressure pump and a Niederdruckvorforderpumpe.
Die Kraftstoffpumpe 1 weist ein Pumpengehause 10 auf, inner¬ halb dessen eine exzentrische Pumpenwelle 11 gelagert ist. Die Lagerung der exzentrischen Pumpenwelle 11 erfolgt über jeweils eine Lagereinheit 12, 13, die jeweils an einem Ende der Kraftstoffpumpe mit dem Pumpengehause und an dem gegenu- berliegenden Ende mit einer Deckelemheit 14 in Kontakt steht. Die Deckelemheit 14 ist mit dem Pumpengehause 10 verbunden und weist mindestens eine Dichteinheit 15 zum Abdich¬ ten des Pumpengehauses 10 auf.The fuel pump 1 has a pump housing 10, within ¬ half of which an eccentric pump shaft 11 is mounted. The bearing of the eccentric pump shaft 11 takes place in each case via a bearing unit 12, 13, which in each case is in contact with the pump housing at one end of the fuel pump and with a cover unit 14 at the opposite end. The Deckelemheit 14 is connected to the pump housing 10 and has at least one sealing unit 15 for Abdich ¬ th of Pumpengehauses 10 on.
Ferner weist die Kraftstoffpumpe 1 einen sich zwischen exzentrischen Pumpenwelle 11 und dem Pumpengehause 10 ausbil¬ denden Hohlraum 16 auf. Mittels einer, in der Figur 1 nicht sichtbaren KraftstoffZuleitung wird Kraftstoff in den Hohlraum 16 zugeführt. Der Hohlraum 16 ist über eine Filterem- heit 17 mit der Niederdruckvorforderpumpe 2 fluidisch verbun¬ den. Die Filteremheit 17 dient zum Filtern von eventuell im Kraftstoff befindlichen Schmutzpartikeln und ist an der Niederdruckvorforderpumpe 2 angeordnet.Further 1, the fuel pump onto a ausbil ¬ Denden between eccentric pump shaft 11 and the pump housing cavity 10 16th By means of a, not visible in the figure 1 fuel supply fuel is fed into the cavity 16. The cavity 16 is connected via a standardized Filterem- 17 with the Niederdruckvorforderpumpe 2 fluidically verbun ¬. The Filteremheit 17 is used to filter any dirt particles located in the fuel and is arranged on the Niederdruckvorforderpumpe 2.
Dabei ist die Niederdruckvorforderpumpe 2 als Kolbenpumpe ausgebildet und ist innerhalb einer Aussparung des Pumpengehauses 10 angeordnet. Ferner steht die Niederdruckvorforder¬ pumpe 2 mit einer ebenfalls in der Aussparung des Pumpengehauses 10 nachgeschalteten Hochdruckpumpe 3 fluidisch in Kon- takt. Die Hochdruckpumpe 3 ist analog der Niederdruckvorforderpumpe 2 als Kolbenpumpe ausgebildet.In this case, the Niederdruckvorforderpumpe 2 is designed as a piston pump and is disposed within a recess of the Pumpengehauses 10. Further, the Niederdruckvorforder ¬ pump 2 communicates with a downstream also in the recess of the pump housing 10 high-pressure pump 3 fluidically con- tact. The high pressure pump 3 is formed analogously to the Niederdruckvorforderpumpe 2 as a piston pump.
Die Niederduckvorforderpumpe 2 weist ein erstes Kolbenelement 21 mit einem, innerhalb des ersten Kolbenelements 21 angeord- neten, ersten Schließkorper 22 auf. Das Kolbenelement 21 ist dabei mit der exzentrischen Pumpenwelle 11 und der Schließkorper 22 ist über ein erstes Federelement 23 mit einem HuI- senelement 24 gekoppelt. Dieses Hulsenelement 24 ist zusatz- lieh über ein zweites Federelement 25 mit einem innerhalb der Hochdruckpumpe 3 angeordneten zweiten Kolbenelement 31 gekoppelt.The Niederduckvorforderpumpe 2 has a first piston member 21 with a, within the first piston member 21 angeord- Neten, first closing body 22. The piston element 21 is in this case coupled to the eccentric pump shaft 11 and the closing body 22 is coupled to a sleeve element 24 via a first spring element 23. This sleeve element 24 is additionally borrowed via a second spring element 25 with a second piston element 31 arranged inside the high-pressure pump 3.
Die Hochdruckpumpe 3 weist zusatzlich zum zweiten Kolbenele- ment 31 einen zweiten Schließkorper 34 auf, der über eine dritte Federeinheit 33 mit einem Befestigungselement 35 in Kontakt steht. Innerhalb des Befestigungselements 35 sind Aussparungen 36 angeordnet, durch die der Kraftstoff aus der Hochdruckpumpe 3 austreten kann.The high-pressure pump 3 has, in addition to the second piston element 31, a second closing body 34, which is in contact with a fastening element 35 via a third spring unit 33. Within the fastener 35 recesses 36 are arranged through which the fuel from the high-pressure pump 3 can escape.
Ferner weist das Pumpengehause 1 eine Kraftstoffleitung 4 auf, die eine erste Abzweigleitung 41 zu einem Druckbegren- zungsventil, und eine zweite Abzweigleitung 42 zu der Deckel- einheit 14 aufweist. Ferner steht die Kraftstoffleitung 4 u- ber eine dritte Abzweigleitung 44 mit der der Deckeleinheit 14 gegenüberliegenden Lagereinheit 13 in Kontakt. Die zweite Abzweigleitung 42 mundet dabei in eine, innerhalb der Deckeleinheit angeordnete Leitung 43, die mit der Lagereinheit 12 in Kontakt steht. Auch ist innerhalb der zweiten Abzweiglei- tung eine Drosseleinheit 45 angeordnet, die die auftretenden Druckpulsationen reduzieren soll. Die Schmierung der Lagereinheiten 12, 13 wird durch einen eingestellte Druckdiffe¬ renz über den jeweiligen Lagerspalt sichergestellt.Furthermore, the pump housing 1 has a fuel line 4, which has a first branch line 41 to a pressure limiting valve, and a second branch line 42 to the lid unit 14. Furthermore, the fuel line 4 is in contact via a third branch line 44 with the bearing unit 13 opposite the cover unit 14. The second branch line 42 discharges into a line 43 arranged inside the cover unit, which line is in contact with the bearing unit 12. Also, a throttle unit 45 is arranged within the second branch line, which is intended to reduce the occurring pressure pulsations. The lubrication of the bearing units 12, 13 is ensured by a set Druckdiffe ¬ rence on the respective bearing gap.
Mittels einer in der Figur 1 nicht sichtbaren Kraftstoffleitung wird Kraftstoff in den Hohlraum 16 zugeführt. Dieser Kraftstoff strömt über eine Filteremheit 17 in die Nieder- druckvorforderpumpe 2 ein. Dabei bewegt sich der Schließkorper 22 in Richtung der Hochdruckpumpe 3 wenn der Kraftstoff- druck im Hohlraum 16 ein gewisses Druckniveau erreicht hat, dass großer ist, als die durch die erste Federeinheit 23 auf den Schließkorper 22 ausgeübte Kraft, und Kraftstoff kann u- ber einen sich ausbildenden Spalt vom Hohlraum 16 in die Nie- derdruckvorforderpumpe 2 strömen. In der Niederdruckvorforderpumpe 2 wird der Kraftstoff im Anschluss an das Einströmen auf ungefähr 4-6 bar verdichtet. Mittels der ersten Federein- heit 23 wird der Schließkorper 22 nach dem Einströmen des Kraftstoffs wieder in seine Ausgangslage versetzt.By means of a not visible in the figure 1 fuel line fuel is supplied into the cavity 16. This fuel flows via a filter unit 17 into the low-pressure charge pump 2. In this case, the closing body 22 moves in the direction of the high-pressure pump 3 when the fuel pressure in the cavity 16 has reached a certain pressure level that is greater than the force exerted by the first spring unit 23 on the closing body 22, and fuel can flow over a forming gap from the cavity 16 into the low-pressure pre-pump 2. In the low-pressure pre-pump 2, the fuel is compressed after the inflow to about 4-6 bar. By means of the first spring unit 23, the closing body 22 is returned to its starting position after the fuel has flowed in.
Wenn der sich, in einem durch die Niederdruckvorforderpumpe 2 und durch das zweite Kolbenelement 31 begrenzte Hohlvolumen 26 befindliche Kraftstoffdruck einen gewissen Wert einnimmt, bewegt sich der zweite Schließkorper 34, entgegen der Feder- kraft der dritten Federeinheit 33, in Richtung der Aussparungen 36 des Befestigungselements 35. Nach einem Einströmen des Kraftstoffs aus dem Hohlvolumen 26 in die Hochdruckpumpe 3 wird der Kraftstoff erneut verdichtet und verlasst die Hochdruckpumpe 3 über die Aussparungen 36. Der Kraftstoff mundet dabei im Anschluss an die Hochdruckpumpe in eine Sacklochboh¬ rung 40, die mit der Kraftstoffleitung 4 in Kontakt steht. When the fuel pressure located in a hollow volume 26 delimited by the low-pressure primary pump 2 and by the second piston element 31 assumes a certain value, the second closing body 34 moves counter to the spring force of the third spring unit 33 in the direction of the recesses 36 of the fastening element 35. After an inflow of fuel from the hollow volume 26 in the high pressure pump 3, the fuel is recompressed and leaves the high pressure pump 3 via the recesses 36. The fuel mouths following the high pressure pump in a Sacklochboh ¬ tion 40, with the fuel line 4 is in contact.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kraftstoffpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung ber Kraftstoffeinspritzsystemen enthaltend - eine Niederdruckvorforderpumpe und eine Hochdruckpumpe,A fuel pump for fuel high pressure generation via fuel injection systems comprising - a Niederdruckvorforderpumpe and a high-pressure pump,
- eine innerhalb eines Pumpengehauses angeordnete Pumpenwelle, mit einem Exzenterabschnitt,a pump shaft arranged within a pump housing, with an eccentric section,
- eine radial zur Pumpenwelle, innerhalb des Pumpengehauses angeordnete Aussparung, - einen sich zwischen dem Exzenterabschnitt der Pumpenwelle und dem Zylmdergehause bildenden Hohlraum, und dass die Kraftstoffhochdruckpumpe ausgangsseitig mit ei¬ ner Hochdruckleitung, die innerhalb des Zylindergehauses angeordnet ist, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruckvorforderpumpe und die Hochdruckpumpe inner¬ halb der Aussparung des Pumpengehauses angeordnet sind, und der Hohlraum mit der Niederdruckvorforderpumpe hydraulisch verbunden ist.- a radially disposed to the pump shaft, within the pump housing recess, - a forming between the eccentric portion of the pump shaft and the Zylmdergehause cavity, and that the high-pressure fuel pump, the output side is connected to ei ¬ ner high-pressure line, which is arranged inside the cylinder housing, characterized in that in that the low-pressure prefeed pump and the high-pressure pump are arranged within the recess of the pump housing, and the cavity is hydraulically connected to the low-pressure prefeed pump.
2. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Niederdruckvorforderpumpe, als auch die Hochdruckpumpe als Kolbenpumpe ausgebildet sind.2. Fuel pump according to claim 1, characterized in that both the Niederdruckvorforderpumpe, and the high-pressure pump are designed as a piston pump.
3. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Kraftstoff über eine KraftstoffZuleitung in den Hohlraum strömt.3. Fuel pump according to claim 1 or 2, characterized in that fuel flows via a fuel supply line into the cavity.
4. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenwelle im Pumpengehause und in einer Deckeleinheit lagerbar ist. 4. Fuel pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pump shaft can be stored in the pump housing and in a cover unit.
5. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum über einen Lagerspalt mit einer Abzweigleitung verbindbar ist.5. Fuel pump according to claim 4, characterized in that the cavity is connectable via a bearing gap with a branch line.
6. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Abzweigleitung eine Drosseleinheit angeordnet ist.6. Fuel pump according to claim 5, characterized in that a throttle unit is arranged within the branch line.
7. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergangsbereich zwischen dem Hohlraum und der Kraftstoffniederdruckpumpe eine Filtereinheit angeordnet ist.7. Fuel pump according to one of the preceding claims, characterized in that a filter unit is arranged in the transition region between the cavity and the low-pressure fuel pump.
8. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse aus Aluminium besteht. 8. Fuel pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pump housing consists of aluminum.
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