WO2010094573A1 - Hochdruckkraftstoffpumpe mit integriertem hochdruckspeicher - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine, comprising a rotatably mounted in a housing drive shaft, which at least two pump elements set in motion on rotation via at least one drive element, sucked by the movement of the at least two pump elements in each associated pressure chambers fuel to high pressure compactable and in one
- High-pressure line can be conveyed, which also forms a high-pressure accumulator and is connected to connections for removal of fuel in combination.
- High-pressure fuel pump known in which via one, rotatably mounted in a housing drive shaft, two in the axial direction along the drive shaft arranged pump elements are each operable over, provided on the drive shaft drive elements.
- the pump elements are guided displaceably in a common pump cylinder head, which is placed on the housing.
- a rotational movement of the drive shaft is converted via the drive elements respectively in translational up and down movements of the pump elements, being sucked in respectively above the pump elements and placed in the pump cylinder head pressure chambers at a downward movement of the respective pump element fuel and compressed in the subsequent upward movement to high pressure.
- the drive elements are arranged on the drive shaft, that always alternately a high-pressure fuel production takes place by the two pump elements.
- the high-pressure fuel is conveyed starting from the pressure chambers in a common, running in the pump cylinder head high-pressure line, which serves to store the fuel and from which via connections the fuel is removable.
- the invention comprises the technical teaching that at least two pump elements placed in a plane around the drive shaft around and are guided in each case, mounted on the housing pump cylinder head, wherein the high pressure line for connecting the respective pressure chambers of the pump elements through the pump cylinder heads and the housing extends ,
- the ports for removing the high-pressure fuel are provided on the respective pump cylinder heads and / or the housing. This has the advantage that the connections can be placed very flexibly along the high-pressure line in accordance with the number of fuel injectors to be supplied and the prevailing space conditions.
- the high-pressure line communicates with a pressure sensor which is integrated in the housing. In this way, the prevailing fuel pressure in the high-pressure line can be monitored reliably and in a space-saving manner.
- the terminals each have throttle points.
- the high-pressure line can be protected from the action of pressure waves from the supply lines of the fuel injectors.
- the at least one drive elements is designed as a polygon, which is mounted on an eccentric of the drive shaft.
- this can be implemented in a simple manner, the rotational movement of the drive shaft in translational movements of the pump elements.
- Figure 1 is a highly schematic view of the high pressure fuel pump according to the invention according to a first embodiment
- Figure 2 is a sectional view of the invention
- High-pressure fuel pump of Figure 1 orthogonal cut to a longitudinal center axis of a drive shaft;
- Figure 3 is a highly schematic view of the high pressure fuel pump according to the invention according to a second embodiment.
- Figure 4 is a highly schematic view of the high pressure fuel pump according to the invention according to a third embodiment.
- FIG. 1 shows a highly schematic view of the high-pressure fuel pump according to the invention in accordance with a first embodiment.
- This high-pressure fuel pump has a housing 1, on which two pump cylinder heads 2a and 2b are mounted.
- pump elements 3a and 3b are displaceably guided in the pump cylinder heads 2a and 2b, which are in contact with a common drive element 4 of a pump camshaft 5 at their end facing the housing 1.
- This drive element 4 is in this case designed as a polygon, which is placed on an eccentric of the drive shaft 5. Accordingly, a rotation of the drive shaft 5 in each case translational up and down movements of the pump elements 3a and 3b implemented.
- a pressure chamber 6a and 6b is additionally provided in the respective pump cylinder head 2a or 2b, in which, during a downward movement of the respectively associated pump element 3a or 3b, fuel is sucked in via a low-pressure inlet 7 and in a subsequent upward movement of the pump element 3a and 3b is compressed to high pressure.
- This high-pressure fuel is subsequently conveyed via check valves 8a and 8b provided in the pump cylinder heads 2a and 2b into a common high-pressure line 9.
- the high-pressure line 9 runs through the housing 1 in order to connect the two pressure chambers 6a and 6b to one another by means of the check valves 8a and 8b, and at the same time serves as a high-pressure reservoir.
- screw plugs of the check valves 8a and 8b are each designed as connections 10a and 10b, to which connecting lines to fuel injectors can be connected in the further course.
- throttle points IIa and IIb are also provided, through which in each case the effects of pressure waves from the supply lines of the fuel injectors is prevented on the high-pressure line 9.
- a pressure sensor 12 is provided, which is in communication with the high-pressure line 9 and over which the fuel pressure prevailing there is controllable.
- high-pressure seals 13a and 13b are respectively placed in the region of the high-pressure line 9 through which leakage of fuel into the intermediate spaces between housing 1 and pump cylinder head 2a or 2b can be effectively prevented.
- Pump elements 3a and 3b are translationally moved via the drive element 4 in accordance with a rotation of the drive shaft 5, with an alternating filling of the high-pressure line 9 via the pressure chambers 6a and 6b with fuel under high pressure. This fuel can then be supplied via the ports 10a and 10b by means of feed lines to the fuel injectors.
- FIG. 3 is a second embodiment of the invention in accordance with a highly schematic view
- the high pressure line 9 ⁇ in this case has a, the housing 1 ⁇ continuous branch, at the end of a further terminal 10 c is provided. Consequently, in this case, three
- Fuel injectors are supplied via the high-pressure fuel pump.
- the skilled person will, however, be clear that a corresponding adjustment of the drive element 4 must be made in order to ensure a steady sufficient filling of the high-pressure line 9 ⁇ with fuel.
- FIG. 4 shows a further, third embodiment of the high-pressure fuel pump according to the invention on the basis of a further, highly schematic view.
- a high-pressure line 9 ⁇ ⁇ has another Branch in the housing 1 ⁇ ⁇ with a connection 10d at its end, so that a total of four fuel injectors can be supplied.
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckkraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine, umfassend eine, in einem Gehäuse (1; 1`; 1``) rotierbar gelagerte Antriebswelle (5), welche bei Rotation über mindestens ein Antriebselement (4) mindestens zwei Pumpenelemente (3a, 3b) in Bewegung versetzt, wobei durch die Bewegung der mindestens zwei Pumpenelemente (3a, 3b) in jeweils zugeordneten Druckräumen (6a, 6b) Kraftstoff ansaugbar, auf Hochdruck verdichtbar und in eine Hochdruckleitung (9; 9`; 9``) förderbar ist, welche zugleich einen Hochdruckspeicher ausbildet und mit Anschlüssen (10a, 10b; 10a-I0c; 10a-I0d) zur Entnahme des Kraftstoffs in Verbindung steht, wobei ferner die mindestens zwei Pumpenelemente (3a, 3b) in einer Ebene um die Antriebswelle (5) herum platziert und in jeweils einem, auf dem Gehäuse (1; 1`; 1`` ) aufgesetzten Pumpenzylinderkopf (2a, 2b) geführt angeordnet sind, wobei die Hochdruckleitung (9; 9`; 9``) zur Verbindung der jeweils zugeordneten Druckräume (6a, 6b) durch die Pumpenzylinderköpfe (2a, 2b) und das Gehäuse (1; 1`; 1``) verläuft.
Description
Hochdruckkraftstoffpumpe mit integriertem Hochdruckspeicher
Beschreibung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckkraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine, umfassend eine, in einem Gehäuse rotierbar gelagerte Antriebswelle, welche bei Rotation über mindestens ein Antriebselement mindestens zwei Pumpenelemente in Bewegung versetzt, wobei durch die Bewegung der mindestens zwei Pumpenelemente in jeweils zugeordneten Druckräumen Kraftstoff ansaugbar, auf Hochdruck verdichtbar und in eine
Hochdruckleitung förderbar ist, welche zugleich einen Hochdruckspeicher ausbildet und mit Anschlüssen zur Entnahme des Kraftstoffs in Verbindung steht.
Aus der DE 101 15 859 Al ist eine derartige
Hochdruckkraftstoffpumpe bekannt, bei welcher über eine, in einem Gehäuse rotierbar gelagerte Antriebswelle zwei, in axialer Richtung entlang der Antriebswelle angeordnete Pumpenelemente jeweils über, auf der Antriebswelle vorgesehene Antriebselemente betreibbar sind. Dabei sind die Pumpenelemente in einem gemeinsamen Pumpenzylinderkopf verschiebbar geführt, der auf dem Gehäuse aufgesetzt ist. Eine rotatorische Bewegung der Antriebswelle wird über die Antriebselemente jeweils in translatorische Auf- und Abwärtsbewegungen der Pumpenelemente umgesetzt, wobei in jeweils oberhalb der Pumpenelemente vorgesehenen und im Pumpenzylinderkopf platzierten Druckräumen bei einer Abwärtsbewegung des jeweiligen Pumpenelements Kraftstoff angesaugt und bei der darauffolgenden Aufwärtsbewegung auf Hochdruck verdichtet wird. Hierbei sind die Antriebselemente derart auf der Antriebswelle angeordnet, dass
stets alternierend eine Kraftstoffhochdruckerzeugung durch die beiden Pumpenelemente stattfindet. Der unter Hochdruck stehende Kraftstoff wird ausgehend von den Druckräumen in eine gemeinsame, im Pumpenzylinderkopf verlaufende Hochdruckleitung gefördert, die zur Speicherung des Kraftstoffs dient und aus welcher über Anschlüsse der Kraftstoff entnehmbar ist.
Allerdings zeichnet sich eine derartige Ausführung einer Hochdruckkraftstoffpumpe aufgrund der Platzierung der Pumpenelemente entlang der Antriebswelle, sowie der Anordnung der Hochdruckleitung durch einen großen axialen Bauraumbedarf aus. Je nach herrschenden Bauraumbedingungen im Bereich der Brennkraftmaschine führt dies jedoch zu Platzproblemen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochdruckkraftstoffpumpe mit einem integrierten Hochdruckspeicher zur Verfügung zu stellen, welche sich durch einen geringen Platzbedarf in axialer Richtung auszeichnet.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung umfasst die technische Lehre, dass mindestens zwei Pumpenelemente in einer Ebene um die Antriebswelle herum platziert und in jeweils einem, auf dem Gehäuse aufgesetzten Pumpenzylinderkopf geführt angeordnet sind, wobei die Hochdruckleitung zur Verbindung der jeweiligen Druckräume der Pumpenelemente durch die Pumpenzylinderköpfe und das Gehäuse verläuft .
Vorteile der Erfindung
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Pumpenelemente und der Hochdruckleitung wird es möglich, die Hochdruckkraftstoffpumpe sehr kompakt in axialer auszubilden. Zudem kann durch die Platzierung der Hochdruckleitung und der damit definierten Länge ein ausreichendes Speichervolumen gebildet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Anschlüsse zur Entnahme des unter Hochdruck stehenden Kraftstoffs an den jeweiligen Pumpenzylinderköpfen und/oder dem Gehäuse vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass die Anschlüsse entsprechend der Anzahl an zu versorgenden Kraftstoffinjektoren und je nach vorherrschenden Platzverhältnissen sehr flexibel entlang der Hochdruckleitung platziert werden können.
In Weiterbildung der Erfindung steht die Hochdruckleitung mit einem Drucksensor in Verbindung, der in das Gehäuse integriert ist. Auf diese Art und Weise kann der herrschende Kraftstoffdruck in der Hochdruckleitung zuverlässig und platzsparend überwacht werden.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Anschlüsse jeweils Drosselstellen auf. Durch diese Maßnahme kann die Hochdruckleitung vor der Einwirkung von Druckwellen aus den Zuführleitungen der Kraftstoffinjektoren geschützt werden.
Es ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, dass das mindestens eine Antriebselemente als Polygon ausgebildet ist, welches auf einem Exzenter der Antriebswelle aufgesetzt ist. Vorteilhafterweise kann hierdurch auf einfache Art und Weise die rotatorische Bewegung der Antriebswelle in translatorische Bewegungen der Pumpenelemente umgesetzt werden.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind zwischen den zugehörigen Pumpenzylinderköpfen und
dem Gehäuse, im Bereich der Hochdruckleitung jeweils Hochdruckdichtungen vorgesehen. Durch diese Maßnahme kann der Übergang der Hochdruckleitung vom Gehäuse in den jeweiligen Pumpenzylinderkopf zuverlässig abgedichtet und dementsprechend eine Leckage von Kraftstoff an diesen Stellen wirksam verhindert werden .
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
Es zeigt:
Figur 1 eine stark schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß einer ersten Ausführungsform;
Figur 2 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen
Hochdruckkraftstoffpumpe aus Figur 1, orthogonal geschnitten zu einer Längsmittelachse einer Antriebswelle;
Figur 3 eine stark schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
Figur 4 eine stark schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß einer dritten Ausführungsform.
Ausführungsformen der Erfindung
In Figur 1 ist eine stark schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß einer ersten Ausführungsform zu sehen. Diese Hochdruckkraftstoffpumpe verfügt über ein Gehäuse 1, auf welchem zwei Pumpenzylinderköpfe 2a und 2b aufgesetzt sind. Wie aus der Schnittansicht in Figur 2 ersichtlich ist, sind in den Pumpenzylinderköpfen 2a und 2b, jeweils Pumpenelemente 3a und 3b verschiebbar geführt, die an ihrem, dem Gehäuse 1 zugewandten Ende mit einem gemeinsamen Antriebselement 4 einer Pumpennockenwelle 5 in Kontakt stehen. Dieses Antriebselement 4 ist hierbei als Polygon ausgebildet, welches auf einem Exzenter der Antriebswelle 5 aufgesetzt ist. Dementsprechend wird eine Rotation der Antriebswelle 5 in jeweils translatorische Auf- und Abwärtsbewegungen der Pumpenelemente 3a und 3b umgesetzt. Oberhalb jedes Pumpenelements 3a und 3b ist zudem jeweils ein Druckraum 6a und 6b in dem jeweiligen Pumpenzylinderköpf 2a bzw. 2b vorgesehen, in welchen bei einer Abwärtsbewegung des jeweils zugehörigen Pumpenelements 3a bzw. 3b Kraftstoff über einen Niederdruckzulauf 7 angesaugt und bei einer darauffolgenden Aufwärtsbewegung des Pumpenelements 3a bzw. 3b auf Hochdruck verdichtet wird. Dieser unter Hochdruck stehende Kraftstoff wird im Anschluss daran über, in den Pumpenzylinderköpfen 2a und 2b vorgesehene Rückschlagventile 8a und 8b in eine gemeinsame Hochdruckleitung 9 gefördert. Die Hochdruckleitung 9 verläuft hierbei durch das Gehäuse 1, um die beiden Druckräume 6a und 6b mittels der Rückschlagventile 8a und 8b miteinander zu verbinden, und dient gleichzeitig als Hochdruckspeicher. Zur Entnahme von Kraftstoff aus der Hochdruckleitung 9 sind Verschlussschrauben der Rückschlagventile 8a und 8b jeweils als Anschlüsse 10a und 10b ausgebildet, an denen im weiteren Verlauf Verbindungsleitungen zu Kraftstoffinjektoren anschließbar sind. Vor diesen Anschlüssen 10a und 10b sind zudem Drosselstellen IIa und IIb vorgesehen, durch welche jeweils die Einwirkungen von Druckwellen aus den Zuführleitungen der Kraftstoffinjektoren auf die Hochdruckleitung 9 verhindert wird. Des Weiteren ist im
Gehäuse 1 ein Drucksensor 12 vorgesehen, der mit der Hochdruckleitung 9 in Verbindung steht und über welchen der dort herrschende Kraftstoffdruck kontrollierbar ist. Schließlich sind zwischen Gehäuse 1 und den Pumpenzylinderköpfen 2a und 2b, im Bereich der Hochdruckleitung 9 jeweils Hochdruckdichtungen 13a und 13b platziert, durch welche eine Leckage von Kraftstoff in die Zwischenräume zwischen Gehäuse 1 und Pumpenzylinderköpf 2a bzw. 2b wirksam verhindert werden kann.
Bei Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe werden die
Pumpenelemente 3a und 3b über das Antriebselement 4 entsprechend einer Rotation der Antriebswelle 5 translatorisch bewegt, wobei eine alternierende Befüllung der Hochdruckleitung 9 über die Druckräume 6a und 6b mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff erfolgt. Dieser Kraftstoff kann im Anschluss daran über die Anschlüsse 10a und 10b mittels Zuführleitungen den Kraftstoffinjektoren zugeführt werden.
In Figur 3 ist anhand einer stark schematischen Ansicht eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Hochdruckkraftstoffpumpe zu sehen. Im Unterschied zu der im Vorfeld beschriebenen Ausführungsform verfügt die Hochdruckleitung 9 Λ in diesem Fall über eine, das Gehäuse 1 Λ durchlaufende Abzweigung, an deren Ende ein weiterer Anschluss 10c vorgesehen ist. Folglich können in diesem Fall drei
Kraftstoffinjektoren über die Hochdruckkraftstoffpumpe versorgt werden. Dem Fachmann wird hierbei allerdings klar sein, dass auch eine entsprechende Anpassung des Antriebselements 4 vorgenommen werden muss, um stetig eine ausreichende Befüllung der Hochdruckleitung 9Λ mit Kraftstoff zu gewährleisten.
Abschließend ist in Figur 4 eine weitere, dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffpumpe anhand einer weiteren, stark schematischen Ansicht zu erkennen. In diesem Fall verfügt eine Hochdruckleitung 9 Λ Λ über eine weitere
Abzweigung im Gehäuse 1 Λ Λ mit einem Anschluss 10d an ihrem Ende, so dass insgesamt vier Kraftstoffinjektoren versorgt werden können .
Claims
1. Hochdruckkraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine, umfassend eine, in einem Gehäuse (1; 1 Λ ; 1 Λ Λ ) rotierbar gelagerte Antriebswelle (5) , welche bei Rotation über mindestens ein Antriebselement (4) mindestens zwei Pumpenelemente (3a, 3b) in Bewegung versetzt, wobei durch die Bewegung der mindestens zwei Pumpenelemente (3a, 3b) in jeweils zugeordneten Druckräumen (6a, 6b) Kraftstoff ansaugbar, auf Hochdruck verdichtbar und in eine Hochdruckleitung (9; 9 Λ ; 9Λ Λ) förderbar ist, welche zugleich einen Hochdruckspeicher ausbildet und mit Anschlüssen (10a, 10b; 1Oa-IOc; 1Oa-IOd) zur Entnahme des Kraftstoffs in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Pumpenelemente (3a, 3b) in einer Ebene um die Antriebswelle (5) herum platziert und in jeweils einem, auf dem Gehäuse (1; 1 Λ ; 1Λ Λ) aufgesetzten Pumpenzylinderkopf (2a, 2b) geführt angeordnet sind, wobei die Hochdruckleitung (9; 9 Λ ; 9 Λ Λ ) zur Verbindung der jeweils zugeordneten Druckräume (6a, 6b) durch die Pumpenzylinderkopfe (2a, 2b) und das Gehäuse (1; 1 Λ; 1Λ Λ) verläuft.
2. Hochdruckkraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (10a, 10b; 1Oa-IOc; 1Oa-IOd) an den jeweiligen Pumpenzylinderkopfen (2a, 2b) und/oder dem Gehäuse (1Λ; 1Λ Λ) vorgesehen sind.
3. Hochdruckkraftstoffpumpen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckleitung (9; 9Λ; 9Λ Λ) mit einem Drucksensor (12) in Verbindung steht, der in das Gehäuse (1; 1 Λ; 1Λ Λ) integriert ist.
4. Hochdruckkraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (10a, 10b) jeweils Drosselstellen (IIa, IIb) aufweisen.
5. Hochdruckkraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Antriebselement (4) als Polygon ausgebildet ist, welches auf einem Exzenter der Antriebswelle (5) aufgesetzt ist.
6. Hochdruckkraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den zugehörigen Pumpenzylinderköpfen (2a, 2b) und dem Gehäuse (1) , im Bereich der Hochdruckleitung (9) jeweils Hochdruckdichtungen (13a, 13b) vorgesehen sind.
7. Brennkraftmaschine mit einen Kraftstoffeinspritzsystem, umfassend eine Hochdruckkraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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