WO2012052225A1 - Kraftstoffpumpe für ein kraftstoffeinspritzsystem einer brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffpumpe für ein kraftstoffeinspritzsystem einer brennkraftmaschine Download PDF

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    • F04B53/18—Lubricating

Definitions

  • the invention relates to a fuel pump for a fuel injection system of an internal combustion engine having a pump housing, a pump shaft, two pump shaft bearings for supporting the pump shaft in the fuel pump, an opening into the pump interior of the pump housing fuel supply for incoming
  • Fuel pump is designed so that it has a high starting quantity promotion.
  • This high starting amount promotion is based on the desire that when starting the engine, the fuel pump should provide as quickly as possible required for starting fuel pressure.
  • the problem is that when the valve is closed or when the valve fails, the lubrication of the pump shaft bearing of this fuel pump does not occur or is not ensured.
  • the invention has for its object to provide a fuel pump with which the hot start process of an internal combustion engine is improved with simple means reliable. Disclosure of the invention
  • At least one fluid path is designed to limit flow rate through a pump shaft bearing.
  • Flow rate limiting means in this context that, under all operating conditions, at least one basic quantity of fuel flows through the fluid path, thus ensuring lubrication of the pump shaft bearing in each case.
  • Reducing the flow through the fluid path ensures that a sufficiently large amount of fuel is available for a trouble-free hot start, especially when the engine is starting up hot and, correspondingly, low-viscosity fuel.
  • the pump shaft bearing is a housing bearing and a flange bearing
  • the fluid path downstream of the housing bearing is designed to limit the flow rate. This refinement is based on the finding that the housing bearing is loaded to a lesser extent and a flow rate limitation is set only in the case of this low-loaded housing bearing, while the higher-loaded flange bearing is subjected to a larger flow rate. It is also conceivable, with appropriate dimensioning of the flange bearing fluid flow through the flange bearing also interpreted flow rate limiting.
  • the fluid path is shown behind the housing bearing by a sunken into the pump housing bore. In a general embodiment, this bore can be designed overall such that the desired fluid flow rate is set by the selected bore diameter.
  • the bore is at least partially reduced diameter.
  • the diameter reduction or the throttle position diameter has a flow cross section of 0.4 mm - 1, 5 mm, preferably 0.6 mm - 0.9 mm.
  • the flow rate through the fluid path is at least approximately 6 l / h. Such an amount has proven to be sufficient for cooling and lubrication of the housing bearing fuel quantity.
  • the fluid path through the flange bearing has a flow cross section of 3 to 5 mm, preferably 4 mm.
  • This embodiment is the standard design, but of this - as stated - can be waived in special conditions of use and appropriate design of the flange bearing.
  • a redistribution of the amount of fuel delivered to the higher-loaded flange bearing is made possible by the inventive design of the amount of fuel and thus represented the saving of funded amount of fuel. As a result, this also leads to a C0 2 reduction.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the low pressure region of a fuel circuit
  • FIG. 2 shows a section through a portion of a pump housing of a fuel pump.
  • fuel is discharged from a feed pump 1 a tank 2 via a filter device 3 in a pump interior 4 of a fuel pump 5 promoted.
  • a first fluid channel 6 optionally leads via a metering unit and an overflow valve to a high-pressure part of the fuel pump 5, which conveys the metered amount of fuel with a fuel delivery pressure of up to 3,000 bar into a high-pressure reservoir.
  • the fuel is injected via fuel injectors injected into associated combustion chambers of the internal combustion engine.
  • the pump shaft 10 is, for example, a camshaft that moves a pump piston up and down in translation via a roller tappet, wherein the pump piston conveys the fuel introduced, for example, from the metering unit into a pump working space into the high-pressure accumulator.
  • the two fluid paths 7a, 7b are merged after flowing through the flange stopper 8 and the housing bearing 9 in a common return line 1 1, wherein the return line 1 1 opens into the tank 2.
  • the flange bearing 8 is sealed to the outside by means of a shaft sealing ring 12.
  • the fluid path 7b is designed to flow rate limiting after the flow through the housing bearing 9, which is represented by a throttle point 13.
  • This part of the pump housing 14 is screwed to a flange and forms together with a pump cylinder and a pump cylinder head, the fuel pump 5.
  • the pump shaft 10 not shown used and stored in the housing bearing 9 receiving bearing bore 15 on the housing side.
  • the pumped by the feed pump 1 fuel is introduced into the pump interior 4 and the housing bearing 9 is flowed through by the guided over the fluid path 7b lubricant fuel.
  • the fluid path 7b which is shown as a bore in the pump housing 14, discharges after flowing through the housing bearing 9 into the return line 11 illustrated in FIG.
  • the fluid path is 7b or designed the bore via a throttle point 13 flow rate limiting.
  • the flow cross section of the throttle point 13 is 0.4 mm - 1, 5 mm, preferably 0.6 mm - 0.9 mm and the flow rate of the fluid path through the housing bearing 8 is at least approximately 6 l / h.

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Abstract

Kraftstoffpumpe (5) für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem Pumpengehäuse (14), einer Pumpenwelle (10), zwei Pumpenwellenlagern zur Lagerung der Pumpenwelle (10) in der Kraftstoffpumpe (5), einer in den Pumpeninnenraum (4) des Pumpengehäuses (14) einmündenden Kraftstoffzufuhr für zuströmenden Kraftstoff und aus dem Pumpeninnenraum (4) abführenden durch die Pumpenwellenlager hinweg verlaufenden Fluidwegen (7a, 7b) für Schmierkraftstoff, wobei die Fluidwege (7a, 7b) in einen Kraftstoffrücklauf (11) einmünden. Erfindungsgemäß wird eine Kraftstoffpumpe (5) bereitgestellt, mit der das Heißstartverhalten der Brennkraftmaschine verbessert ist. Dies wird dadurch erreicht, dass zumindest ein Fluidweg (7b) durchflussmengenbegrenzend ausgelegt ist.

Description

Beschreibung
Titel
Kraftstoffpumpe für ein Kraftstoffe! nspritzsystem einer Brennkraftmaschine Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einem Pumpengehäuse, einer Pumpenwelle, zwei Pumpen- wellenlagern zur Lagerung der Pumpenwelle in der Kraftstoffpumpe, einer in den Pum- peninnenraum des Pumpengehäuses einmündenden Kraftstoffzufuhr für zuströmenden
Kraftstoff und aus dem Pumpeninnenraum abführenden durch die Pumpenwellenlager hinweg verlaufenden Fluidwegen für Schmierkraftstoff, wobei die Fluidwege in einen Kraftstoffrücklauf einmünden. Eine derartige Kraftstoffpumpe ist aus der DE 10 2006 052 485 A1 bekannt. Diese
Kraftstoffpumpe ist so ausgelegt, dass diese eine hohe Startmengenförderung aufweist. Dieser hohen Startmengenförderung liegt der Wunsch zugrunde, dass beim Starten der Brennkraftmaschine die Kraftstoffpumpe möglichst schnell einen für das Starten erforderlichen Kraftstoff druck bereitstellen soll. Dies wird dadurch erreicht, dass in einem Fluidweg eine Ventileinrichtung angeordnet ist, welche den Fluidweg zeitweise sperren kann. Dadurch wird der gesamte der Kraftstoffpumpe zugeführte Kraftstoff zur Hochdruckförderung weitergeleitet. Problematisch ist, dass bei geschlossenem Ventil oder bei Ausfall des Ventils die Schmierung der Pumpenwellenlager dieser Kraftstoffpumpe nicht erfolgt beziehungsweise nicht sichergestellt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffpumpe bereitzustellen, mit der das Heißstartverfahren einer Brennkraftmaschine mit einfachen Mitteln betriebssicher verbessert ist. Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest ein Fluidweg durch ein Pumpen- wellenlager durchflussmengenbegrenzend ausgelegt ist. Durchflussmengenbegren- zend heißt in diesem Zusammenhang, dass bei allen Betriebszuständen zumindest eine Grundmenge Kraftstoff durch den Fluidweg strömt und somit in jedem Fall eine Schmierung des Pumpenwellenlagers sichergestellt ist. Andererseits wird durch die
Reduzierung des Durchflusses durch den Fluidweg sichergestellt, dass insbesondere beim Heißstart der Brennkraftmaschine und dementsprechend dünnflüssigen Kraftstoff eine genügend große Kraftstoffmenge für einen problemlosen Heißstart zur Verfügung steht.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Pumpenwellenlager ein Gehäuselager und ein Flanschlager und der Fluidweg stromabwärts des Gehäuselagers ist durchflussmengenbegrenzend ausgelegt. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Gehäuselager geringer belastet ist und nur bei diesem geringer belasteten Gehäu- selager eine Durchflussmengenbegrenzung eingestellt wird, während das höher belastete Flanschlager mit einer größeren Durchflussmenge beaufschlagt wird. Denkbar ist aber auch, bei entsprechender Dimensionierung des Flanschlagers den Fluidstrom durch das Flanschlager ebenfalls durchflussmengenbegrenzend auszulegen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Fluidweg hinter dem Gehäuselager durch eine in das Pumpengehäuse eingelassene Bohrung dargestellt. Diese Bohrung kann in einer allgemeinen Ausführungsform insgesamt so ausgelegt sein, dass durch den gewählten Bohrungsdurchmesser der gewünschte Fluiddurchfluss eingestellt ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bohrung zumindest abschnittsweise durchmesserreduziert. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, den Durchfluss problemlos genau an gegebene Forderungen hinsichtlich der benötigten Durchflussmenge anzupassen, indem der durchmesserreduzierte Teil der Bohrung mit einem entsprechend vorgegebenen Durchmesser beispielsweise gebohrt wird.
Alternativ ist es im Rahmen der Erfindung aber auch vorgesehen, in die Bohrung eine Drossel oder Drosselstelle einzusetzen. Möglich ist es in diesem Zusammenhang auch, die Drosselstelle bezüglich ihrer Durchflussmenge regelbar auszulegen, wobei diese Regelung selbsttätig oder fremdgesteuert erfolgen kann. Dabei ist die Drosse- lung bzw. Regelung so ausgelegt, dass in jedem Fall eine Mindestmenge Kraftstoff durch die Drosselstelle hindurchströmt. In Weiterbildung der Erfindung weist die Durchmesserreduzierung bzw. der Drosselstellendurchmesser einen Strömungsquerschnitt von 0,4 mm - 1 ,5 mm, vorzugsweise 0,6 mm - 0,9 mm auf. Diese Werte haben sich als vorteilhaft erwiesen, um einerseits eine genügende Schmierung des entsprechenden Pumpenwellenlagers sicherzustellen und andererseits auch bei grenzwertigen Einsatzbedingungen der Brennkraftmaschine einen zuverlässigen Heißstart derselben zu ermöglichen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Durchflussmenge durch den Fluid- weg zumindest angenähert 6 l/h. Eine solche Menge hat sich als zur Kühlung und Schmierung des Gehäuselagers ausreichende Kraftstoff menge erwiesen.
In Weiterbildung der Erfindung weist der Fluidweg durch das Flanschlager einen Strömungsquerschnitt von 3 - 5 mm, vorzugsweise 4 mm auf. Diese Ausgestaltung ist die Standardausgestaltung, wobei von dieser aber - wie ausgeführt - bei besonderen Einsatzbedingungen und entsprechender Auslegung des Flanschlagers abgewichen werden kann. Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kraftstoffmenge eine Umverteilung der geförderten Kraftstoffmenge auf das höher belastete Flanschlager ermöglicht und somit die Einsparung von geförderter Kraftstoffmenge dargestellt. Dies führt im Ergebnis auch zu einer C02-Reduzierung.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Niederdruckbereichs eines Kraftstoffkreislaufs und
Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teilbereich eines Pumpengehäuses einer Kraftstoffpumpe.
Ausführungsform der Erfindung
Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Niederdruckkreislauf eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Brennkraftmaschine wird von einer Förderpumpe 1 Kraftstoff aus einem Tank 2 über eine Filtereinrichtung 3 in einen Pumpeninnenraum 4 einer Kraftstoffpumpe 5 gefördert. Von dem Pumpeninnenraum 4 führt ein erster Fluidkanal 6 gegebenenfalls über eine Zumesseinheit und ein Überströmventil zu einem Hochdruckteil der Kraftstoffpumpe 5, der die zugemessene Kraftstoffmenge mit einem Kraftstoffför- derdruck von bis zu 3.000 bar in einen Hochdruckspeicher fördert. Aus diesem Hochdruckspeicher wird der Kraftstoff über Kraftstoffinjektoren gesteuert in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt.
Von dem Pumpeninnenraum 4 zweigen zwei Fluidwege 7a, 7b ab, die die Kühlung des Pumpeninnenraums 4 und die Schmierung von Pumpenwellenlagern, nämlich einem
Flanschlager 8 und einem Gehäuselager 9, für eine Pumpenwelle 10 sicherstellen. Die Pumpenwelle 10 ist beispielsweise eine Nockenwelle, die über einen Rollenstößel einen Pumpenkolben translatorisch auf und ab bewegt, wobei der Pumpenkolben den beispielsweise von der Zumesseinheit in einen Pumpenarbeitsraum eingebrachten Kraftstoff in den Hochdruckspeicher fördert.
Die beiden Fluidwege 7a, 7b werden nach dem Durchströmen des Flanschlagers 8 und des Gehäuselagers 9 in einer gemeinsamen Rückführleitung 1 1 zusammengeführt, wobei die Rückführleitung 1 1 in den Tank 2 einmündet.
Um ein Abströmen von Kraftstoff in die Umgebung oder die die Pumpenwelle 10 antreibende Brennkraftmaschine zu verhindern, ist das Flanschlager 8 nach außen mittels eines Wellendichtrings 12 abgedichtet. Der Fluidweg 7b ist nach der Durchströmung des Gehäuselagers 9 durchflussmengenbegrenzend ausgelegt, was durch eine Drosselstelle 13 dargestellt ist.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den gehäuselagerseitigen Bereich eines Pumpengehäuses 14 der Kraftstoffpumpe 5. Dieser Teil des Pumpengehäuses 14 ist mit einem Flanschteil verschraubt und bildet zusammen mit einem Pumpenzylinder und einem Pumpenzylinderkopf die Kraftstoffpumpe 5. In den Pumpeninnenraum 4 ist die nicht dargestellte Pumpenwelle 10 eingesetzt und in der das Gehäuselager 9 aufnehmenden Lagerbohrung 15 gehäuseseitig gelagert. Weiterhin wird der von der Förderpumpe 1 geförderte Kraftstoff in den Pumpeninnenraum 4 eingeleitet und das Gehäuselager 9 wird von dem über den Fluidweg 7b geleiteten Schmierkraftstoff durchgeströmt. Der Fluidweg 7b, der als eine Bohrung in dem Pumpengehäuse 14 dargestellt ist, mündet nach dem Durchströmen des Gehäuselagers 9 in die in Fig. 1 dargestellte Rückführleitung 1 1 . Um die durch den Fluidweg 7b beziehungsweise die entsprechende Bohrung durchströmende Kraftstoffmenge zu begrenzen, ist der Fluidweg 7b beziehungsweise die Bohrung über eine Drosselstelle 13 durchflussmengenbegrenzend ausgelegt. Der Strömungsquerschnitt der Drosselstelle 13 beträgt 0,4 mm - 1 ,5 mm, vorzugsweise 0,6 mm - 0,9 mm und die Durchflussmenge des Fluidwegs durch das Gehäuselager 8 beträgt zumindest angenähert 6 l/h.

Claims

Patentansprüche
1 . Kraftstoffpumpe (5) für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem Pumpengehäuse (14), einer Pumpenwelle (10), zwei Pumpenwellenlagern zur Lagerung der Pumpenwelle (10) in der Kraftstoffpumpe (5), einer in den Pumpe- ninnenraum (4) des Pumpengehäuses (14) einmündenden Kraftstoffzufuhr für zuströmenden Kraftstoff und aus dem Pumpeninnenraum (4) abführenden durch die Pumpenwellenlager hinweg verlaufenden Fluidwegen (7a, 7b) für Schmierkraftstoff, wobei die Fluidwege (7a, 7b) in einen Kraftstoffrücklauf (1 1 ) einmünden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Fluidweg (7a, 7b) durchflussmengenbegrenzend ausgelegt ist.
2. Kraftstoffpumpe (5) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenwellenlager ein Gehäuselager (9) und ein Flanschlager (8) sind und dass der Fluidweg (7b) stromabwärts des Gehäuselagers (9) durchflussmengenbegrenzend ausgelegt ist.
3. Kraftstoffpumpe (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidweg (7b) durch eine in das Pumpengehäuse (14) eingelassene Bohrung dargestellt ist.
4. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung zumindest abschnittsweise durchmesserreduziert ist.
5. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung eine Drosselstelle (13) aufweist.
6. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesserreduzierung bzw. der Drosselstellendurchmesser einen Strömungsquerschnitt von 0,4 - 1 ,5 mm, vorzugsweise 0,6 mm - 0,9 mm aufweist.
7. Kraftstoffpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmenge des Fluidwegs (7b) durch das Gehäuselager (8) zumindest angenähert 6 l/h beträgt.
8. Kraftstoffpumpe (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidweg (7a) durch das Flanschlager (8) einen Strömungsquerschnitt von 3 mm - 5 mm, vorzugsweise 4 mm aufweist.
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