WO2016034316A1

WO2016034316A1 - Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere für eine kraftstoffeinspritzeinrichtung einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: WO2016034316A1
Application number: PCT/EP2015/066025
Authority: WO
Inventors: Achim Koehler
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2015-07-14
Publication date: 2016-03-10
Also published as: KR20170044754A; EP3189227B1; CN106662062B; DE102014217388A1; EP3189227A1; CN106662062A; JP2017529485A

Abstract

Die Pumpe weist wenigstens ein Pumpenelement (10) auf, das wiederum einen in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (12) aufweist, der in einer Zylinderbohrung (18) eines Gehäuseteils (20) der Pumpe verschiebbar geführt ist und in dieser einen Pumpenarbeitsraum (22) begrenzt. Der Pumpenkolben (12) ragt mit seinem dem Pumpenarbeitsraum (22) abgewandten Ende aus der Zylinderbohrung (18) herausragt. Das Gehäuseteil (20) weist einen den dem Pumpenarbeitsraum (22) abgewandten Endbereich der Zylinderbohrung (18) umgebenden zumindest annähernd zylinderförmigen Abschnitt (50) auf. Auf dem aus der Zylinderbohrung (18) ragenden Endbereich des Pumpenkolbens (12) ist ein Dichtring (52) angeordnet, der mit seinem Innenumfang mit einer Dichtlippe (54) am Pumpenkolben (12) anliegt. Der Dichtring (52) ist in einer den aus der Zylinderbohrung (18) ragenden Endbereich des Pumpenkolbens (12) umgebenden Aufnahme (58,60) des Pumpengehäuseteils (20) angeordnet, wobei durch den Dichtring (52) und das Pumpengehäuseteil (20) zur Zylinderbohrung (18) hin ein Raum (74;76) begrenzt ist, der mit einem Kraftstoffzulauf (26) verbunden ist. Der Kraftstoffzulauf (26) verläuft durch den Raum (74;76), so dass in den Raum (74;76) gelangender Leckagekraftstoff durch die Strömung im Kraftstoffzulauf (26) aus dem Raum (74;76) abgeleitet wird.

Description

Beschreibung Titel

Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.

Eine solche Kraftstoffhochdruckpumpe und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die DE 10 2009 000 859 AI bekannt. Diese Kraftstoffhochdruckpumpe weist wenigstens ein Pumpenelement auf, das wiederum einen einen in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben aufweist. Der Pumpenkolben ist in einer Zylinderbohrung eines Gehäuseteils der Pumpe verschiebbar geführt und begrenzt in der Zylinderbohrung einen Pumpenarbeitsraum, wobei ein

Einlassventil vorgesehen ist, durch das der Pumpenarbeitsraum mit einem Kraftstoffzulauf verbindbar ist. Der Pumpenkolben ragt mit seinem dem

Pumpenarbeitsraum abgewandten Ende aus dem dem Pumpenarbeitsram abgewandten Ende der Zylinderbohrung heraus. Auf dem aus der

Zylinderbohrung ragenden Endbereich des Pumpenkolbens ist ein Dichtring vorgesehen. Der Dichtring dient dazu eine Vermischung von dem durch den Pumpenkolben geförderten Kraftstoff mit dem außerhalb der Zylinderbohrung des Gehäuseteils vorhandenen Medium zu vermeiden. Das außerhalb der

Zylinderbohrung des Gehäuseteils vorhandene Medium ist insbesondere

Schmieröl zur Schmierung eines Antriebsbereichs, beispielsweise einem

Rollenstößel und dessen Abstützung an einem Nocken. Der Dichtring weist an seinem Innenumfang wenigstens eine Dichtlippe auf, mit der er am

Pumpenkolben anliegt. Der Dichtring ist in einer den aus der Zylinderbohrung ragenden Endbereich des Pumpenkolbens umgebenden Aufnahme des Pumpengehäuseteils angeordnet. Im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe kann durch Leckage Kraftstoff aus der Zylinderbohrung austreten, der in einem zwischen dem Dichtring und dem Pumpengehäuseteil begrenzten Raum eindringt. Der Leckagekraftstoff ist dabei erhitzt, wodurch der Dichtring thermisch hoch belastet wird. Der Raum ist zwar mit dem Kraftstoffzulauf verbunden, jedoch dient diese Verbindung nur dazu Kraftstoff aus dem Raum in den Kraftstoffzulauf abzuleiten, damit dieser sich nicht im Raum aufstaut und möglicherweise am Dichtring vorbei in den mit Schmieröl gefüllten Bereich gelangt. Offenbarung der Erfindung

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckpumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die thermische Belastung des

Dichtrings verringert ist, da der Raum ständig von Kraftstoff durchströmt ist und somit eventuell in den Raum gelangender Leckagekraftstoff zusammen mit dem durch den Kraftstoffzulauf strömenden Kraftstoff abgeführt wird. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und

Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch bietet den Vorteil, dass kein zusätzlicher Kraftstoffzulauf erforderlich ist. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 3 und insbesondere Anspruch 4 ist eine wirkungsvolle Durchströmung des gesamten Raums sichergestellt. Die Ausbildung gemäß Anspruch 6 ermöglicht eine ständige Durchströmung des Raums und damit eine Kühlung des Dichtelements unabhängig von der Kraftstoffförderung des Pumpenelements.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Pumpe in einem Längsschnitt und Figur 2 einen in Figur 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Pumpe in vergrößerter Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels In Figur 1 ist in vereinfachter Darstellung eine Pumpe gezeigt, die insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine ist. Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist wenigstens ein Pumpenelement 10 auf, das wiederum einen Pumpenkolben 12 aufweist, der zumindest mittelbar durch eine Antriebswelle 14 in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung bezüglich der Drehachse 15 der

Antriebswelle 14 angetrieben wird. Die Antriebswelle 14 kann Teil der Pumpe sein oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Pumpe keine eigene Antriebswelle aufweist und die Antriebswelle 14 Teil der Brennkraftmaschine ist.

Die Antriebswelle 14 kann dabei beispielsweise eine Welle der

Brennkraftmaschine sein durch die auch die Gaswechselventile der

Brennkraftmaschine betätigt werden. Die Antriebswelle 14 weist für den Antrieb des Pumpenkolbens 12 einen Nocken 16 oder Exzenter auf.

Die Pumpe weist ein Pumpengehäuse auf, das mehrteilig ausgebildet sein kann. Der Pumpenkolben 12 ist in einer Zylinderbohrung 18 eines Gehäuseteils 20 der Pumpe dicht geführt wobei das Gehäuseteil 20 nachfolgend als Zylinderkopf bezeichnet wird. Mit seinem der Antriebswelle 14 abgewandten Ende begrenzt der Pumpenkolben 12 in der Zylinderbohrung 18 einen Pumpenarbeitsraum 22.

Der Pumpenarbeitsraum 22 weist über ein Einlassventil 24, das ein in den Pumpenarbeitsraum 22 hinein öffnendes Einlassrückschlagventil oder ein elektrisch, insbesondere elektromagnetisch gesteuertes Ventil sein kann, eine Verbindung mit einem Kraftstoffförderzulauf 26 auf, über den der

Pumpenarbeitsraum 22 beim radial nach innen zur Drehachse 15 der

Antriebswelle 14 gerichteten Saughub des Pumpenkolbens 12 mit Kraftstoff befüllt wird. Der Kraftstoffförderzulauf 26 wird beispielsweise von einer

Förderpumpe 27 gespeist, durch die Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 25 gefördert wird. Der Pumpenarbeitsraum 22 weist außerdem über ein

Auslassventil 28, das beispielsweise ein aus dem Pumpenarbeitsraum 22 heraus öffnendes Auslassrückschlagventil ist, eine Verbindung mit einem Ablauf 30 auf, der zu einem Hochdruckspeicher 32 führen kann und über den beim radial nach außen von der Drehachse 15 der Antriebswelle 14 weg gerichteten Förderhub des Pumpenkolbens 12 Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 22 verdrängt wird. Der Pumpenkolben 12 stützt sich über einen Rollenstößel 40 am Nocken 16 der Antriebswelle 14 ab. Der Rollenstößel 40 weist einen Stößelkörper 42 auf, in dem eine auf dem Nocken 16 abrollende Rolle 44 drehbar gelagert ist. Der

Stößelkörper 42 wird durch eine Feder 46 zum Nocken 16 hin beaufschlagt, so dass die Rolle 44 auch beim Saughub des Pumpenkolbens 12 in Anlage am Nocken 16 bleibt. Der Pumpenkolben 12 ragt mit seinem dem

Pumpenarbeitsraum 22 abgewandten Ende aus der Zylinderbohrung 18 heraus und ist an seinem Ende mit dem Stößelkörper 42 gekoppelt, so dass der Pumpenkolben 12 ebenfalls durch die Feder 46 beaufschlagt ist. Der

Pumpenkolben 12 kann an seinem aus der Zylinderbohrung 18 ragenden Ende einen im Durchmesser gegenüber dem in der Zylinderbohrung 18 geführten Schaft vergrößerten Kolbenfuß 48 aufweisen. Der Zylinderkopf 20 weist im Bereich der Zylinderbohrung 18 zum Nocken 16 hin einen die Zylinderbohrung 18 umgebenden zumindest annähernd zylinderförmigen Abschnitt 50 auf. Die Feder

46 ist als zylindrische Schraubendruckfeder ausgebildet, umgibt den Abschnitt 50 des Zylinderkopfs 20 und stützt sich am Zylinderkopf 20 ab.

Es ist ein Dichtring 52 vorgesehen, der den aus der Zylinderbohrung 18 ragenden Endbereich des Pumpenkolbens 12 auf dessen Umfang umgibt. Der Dichtring 52 liegt unter radialer Vorspannung mit wenigstens einer an dessen Innenumfang angeordneten elastischen Dichtlippe 54 am Pumpenkolben 12 an. Die wenigstens eine Dichtlippe 54 weist vorzugsweise zumindest im Bereich ihrer Anlage am Pumpenkolben 12 eine Oberfläche mit geringem Reibungskoeffizienten auf, um bei der Hubbewegung des Pumpenkolbens 12 nur geringe Reibungskräfte zu verursachen. Vorzugsweise weist der Dichtring 52 zwei oder drei in Richtung der Längsachse 13 des Pumpenkolbens 12 zueinander beabstandete Dichtlippen 54 auf. Der Dichtring 52 ist beispielsweise aus PTFE, Polytetrafluorethylen, hergestellt.

Der Abschnitt 50 des Zylinderkopfs 20 weist an seinem Ende eine zur

Zylinderbohrung 18 zumindest annähernd koaxiale Bohrung 58 auf, die einen größeren Durchmesser als die Zylinderbohrung 18 aufweist und die eine

Aufnahme für den Dichtring 52 bildet. Am Übergang von der Bohrung 58 zur Zylinderbohrung 18 ist eine Ringschulter 60 gebildet. Der Dichtring 52 wird in der Aufnahme 58 in Richtung der Längsachse 13 des Pumpenkolbens 12 durch ein Halteelement 64 gesichert. Das Halteelement 64 kann beispielsweise ein federnder Ring sein, der in eine Ringnut 68 im Innenumfang der Aufnahme 58 eingerastet ist. Alternativ kann das Halteelement 64 auch beispielsweise als Scheibe ausgebildet sein, die beispielsweise in die Aufnahme 58 eingepresst ist oder auf andere Weise befestigt ist.

Der Dichtring 52 ist hülsenförmig ausgebildet und an dessen Innenseite ist die wenigstens eine Dichtlippe 54 ausgebildet. Der Dichtring 52 kann an seinen beiden in Richtung der Längsachse 13 des Pumpenkolbens 12 weisenden axialen Stirnseiten jeweils eine Ringnut 70 aufweisen. Durch die Ringnuten 70 wird erreicht, dass die axialen Randbereiche des Dichtrings 52 radial elastisch verformbar sind. In den Ringnuten 70 kann jeweils eine Feder 72 eingesetzt sein, durch die eine radiale Vorspannung des Dichtrings 52 mit seiner wenigstens einen Dichtlippe 54 am Pumpenkolben 12 erzeugt wird.

Zwischen der der Ringschulter 60 zugewandten axialen Stirnseite des Dichtrings 52 und dem Zylinderkopf 20 ist ein Raum 74 begrenzt, in den bei der

Hubbewegung des Pumpenkolbens 12 zwischen diesem und der Zylinderbohrung 18 aus dem Pumpenarbeitsraum 22 austretender Leckagekraftstoff gelangt. Der

Raum 74 kann durch eine den Endbereich der Zylinderbohrung 18 umgebende Ringnut 76 erweitert sein.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Kraftstoffzulauf 26 von der

Förderpumpe 27 durch den Raum 74 geführt ist. Insbesondere wird als

Kraftstoffzulauf dabei der zum Einlassventil 24 führende Kraftstoffförderzulauf 26 genutzt. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass zusätzlich zum

Kraftstoffförderzulauf 26 ein weiterer Kraftstoffzulauf vorhanden ist, der durch den Raum 74 geführt ist. Der Kraftstoffförderzulauf 26 weist einen ersten

Zulaufabschnitt 26a auf, der von der Förderpumpe 27 in den Raum 74 führt und einen zweiten Zulaufabschnitt 26b, der vom Raum 74 zum Einlassventil 24 führt. Die Einmündung des zweiten Zulaufabschnitts 26b in den Raum 74 liegt vorzugsweise in einem anderen Umfangsbereich des Raums 74 als die

Einmündung des ersten Zulaufabschnitts 26a, wobei die Einmündungen der Zulaufabschnitte 26a,26b insbesondere einander bezüglich der Längsachse 13 des Pumpenkolbens 12 diametral gegenüberliegen. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Raum 74 möglichst vollständig von dem durch den Kraftstoffzulauf 26 strömenden Kraftstoff durchströmt wird und somit erhitzter Leckagekraftstoff mitgeführt wird, so dass die Temperaturbelastung des Dichtrings 52 gering ist. Die Zulaufabschnitte 26a, 26b sind beispielsweise in Form von Bohrungen im

Zylinderkopf 20 ausgeführt.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass von dem zweiten Zulaufabschnitt 26b stromaufwärts vor dem Einlassventil 24 eine Bypassverbindung 78 abzweigt, die in einen Entlastungsbereich, beispielsweise in einen Rücklauf zum

Kraftstoffvorratsbehälter 25 führt. Durch die Bypassverbindung 78 ist es ermöglicht, dass eine Durchströmung des Raums 74 auch dann erfolgen kann, wenn keine Zuführung von Kraftstoff über das Einlassventil 24 in den

Pumpenarbeitsraum 22 erfolgt, das Einlassventil 24 also geschlossen ist. In diesem Fall kann über die Bypassverbindung 78 Kraftstoff in den

Entlastungsbereich abströmen. Es kann vorgesehen sein, dass in der

Bypassverbindung 78 ein Druckventil 80 angeordnet ist, das die

Bypassverbindung 78 nur bei Überschreiten des Öffnungsdrucks des Druckventils 80 im Zulaufabschnitt 26b freigibt. Alternativ oder zusätzlich kann in der

Bypassverbindung 78 auch eine Drossel 82 angeordnet sein, um den Durchfluss durch die Bypassverbindung 78 zu begrenzen.

Durch die Anlage des Außenmantels des Dichtrings 52 am radialen Innenmantel der Aufnahme 58 ergibt sich eine Vorspannung in radialer Richtung auf den Dichtring 52. Außerdem erfolgt zwischen dem Außenmantel des Dichtrings 52 und dem Innenmantel der Aufnahme 58 eine statische Abdichtung, durch die verhindert wird, dass Schmieröl zur Zylinderbohrung 18 gelangt und durch den Pumpenkolben 12 bei dessen Hubbewegung in die Zylinderbohrung 18 verschleppt wird und sich mit dem Kraftstoff vermischt.

Beim Betrieb der Pumpe wird durch den Pumpenkolben 12 Kraftstoff gefördert, der im Pumpenarbeitsraum 22 vorhanden ist und der infolge des erforderlichen Spiels zwischen dem Pumpenkolben 12 und der Zylinderbohrung 18 und des im Pumpenarbeitsraum 22 herrschenden hohen Drucks auch aus der

Zylinderbohrung 18 in den Raum 74 und in die Ringnut 76 austreten kann. Durch die Kraftstoffströmung im Kraftstoffzulauf 26 wird der erhitzte Leckagekraftstoff aus dem Raum 74 und der Ringnut 76 abgeleitet und dem Einlassventil 24 zugeführt. Durch den Dichtring 52 wird sowohl die Leckage von Kraftstoff aus der Zylinderbohrung 18 und dem Raum 74 in den Schmierölkreislauf als auch die Leckage von Schmieröl aus dem Schmierölkreislauf in den Raum 74 und weiter in die Zylinderbohrung 18 verhindert oder zumindest gering gehalten.

Claims

Ansprüche

1. Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe für eine

Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, mit wenigstens einem Pumpenelement (10), das einen in einer Hubbewegung angetriebenen

Pumpenkolben (12) aufweist, der in einer Zylinderbohrung (18) eines

Gehäuseteils (20) der Pumpe verschiebbar geführt ist und in dieser einen Pumpenarbeitsraum (22) begrenzt, wobei ein Einlassventil (24) vorgesehen ist, durch das der Pumpenarbeitsraum (22) mit einem Kraftstoffförderzulauf (26) verbindbar ist, wobei der Pumpenkolben (12) mit seinem dem

Pumpenarbeitsraum (22) abgewandten Ende aus der Zylinderbohrung (18) herausragt, wobei auf dem aus der Zylinderbohrung (18) ragenden Endbereich des Pumpenkolbens (12) ein Dichtring (52) angeordnet ist, der an seinem Innenumfang mit einer Dichtlippe (54) am Pumpenkolben (12) anliegt, wobei der Dichtring (52) in einer den aus der Zylinderbohrung (18) ragenden Endbereich des Pumpenkolbens (12) umgebenden Aufnahme (58,60) des

Pumpengehäuseteils (20) angeordnet ist und wobei durch den Dichtring (52) und das Pumpengehäuseteil (20) zur Zylinderbohrung (18) hin ein Raum (74;76) begrenzt ist, der mit einem Kraftstoffzulauf (26) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffzulauf (26) durch den Raum (74;76) verläuft.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der durch den Raum

(74) verlaufende Kraftstoffzulauf (26) der zum Einlassventil (24) führende Kraftstoffförderzulauf (26) ist.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster von einer Förderpumpe (27) herführender Zulaufabschnitt (26a) des Kraftstoffzulaufs

(26) in einem ersten Umfangsbereich des Raums (74) einmündet und dass ein zweiter vom Raum (74) abführender Zulaufabschnitt (26b) des Kraftstoffzulaufs (26) von einem vom ersten Umfangsbereich abweichenden zweiten

Umfangsbereich des Raums (74) abführt.

4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite

Umfangsbereich des Raums (74) dem ersten Umfangsbereich zumindest annähernd diametral gegenüberliegt.

5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der

Raum (74) zumindest teilweise durch eine den Pumpenkolben (12) umgebende, an den Dichtring (52) angrenzende Ringnut (76) im Pumpengehäuseteil (20) gebildet ist.

6. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von dem vom Raum (74) abführenden zweiten Zulaufabschnitt (26b) des Kraftstoffzulaufs (26) eine Bypassverbindung (78) in einen Entlastungsbereich (25) abführt.

7. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der

Bypassverbindung (78) ein Druckventil (80) und/oder eine Drossel (82) angeordnet ist.