DE102006017036A1

DE102006017036A1 - Radialkolbenpumpe zur Kraftstoff-Hochdruckversorgung bei einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102006017036A1
Application number: DE102006017036A
Authority: DE
Inventors: Ngoc-Tam Vu
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2007-10-18
Also published as: US7748966B2; US20090272364A1; WO2007116048A1; JP2009533593A; EP2007986A1; JP4976484B2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radialkolbenpumpe 1 zur Kraftstoff-Hochdruckversorgung bei einer Brennkraftmaschine, mit einem Verdrängergehäuse 3 mit Verdichterraum 4, mit in einem Zylinderraum 5 eines Zylinders 30 hin- und herbewegbaren Kolben 6, mit einem mit einer Kraftstoff-Zulaufleitung 8 verbundenen Saugventil 10 und mit einem mit einer Kraftstoffabströmleitung 14 verbundenen Druckventil 12, wobei das Saugventil 10 und das Druckventil 12 jeweils einen Schließkopf 16, 16', einen Ventilsitz 18, 18', einen Zylinderabschnitt 20, 20' und Federn 22, 22' aufweisen. Erfindungsgemäß sind das Saugventil 10 und das Druckventil 12 identische Baugruppen, wobei das Druckventil 12 in zum Saugventil 10 entgegengesetzter Strömungsrichtung in der Radialkolbenpumpe 1 eingebaut ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radialkolbenpumpe zur Kraftstoff-Hochdruckversorgung bei einer Brennkraftmaschine, mit einem Verdrängergehäuse mit Verdichterraum, mit in einem Zylinderraum eines Zylinders hin- und herbewegbaren Kolben, mit einem mit einer Kraftstoff-Zulaufleitung verbundenen Saugventil und mit einem mit einer Kraftstoff-Abströmleitung verbundenen Druckventil, wobei das Saugventil und das Druckventil jeweils einen Schließkopf, einen Ventilsitz, einen Zylinderabschnitt und Federn aufweisen.
Als Stand der Technik ist bereits eine derartige Radialkolbenpumpe bekannt, bei welcher das Saugventil im Verdrängergehäuse und das Druckventil im Zylinder angeordnet sind und beide Ventile im rechten Winkel zueinander stehen ( DE 102 28 552 ). Darüber hinaus weisen das Saugventil und das Druckventil unterschiedliche Baugestaltungen auf. Hierdurch ergibt sich ein erheblicher Aufwand, und zwar sowohl hinsichtlich der spezifischen Gestaltung des Saugventils und des Druckventils als auch bezüglich der Montage dieser beiden Ventileinheiten. Eine ähnliche Gestaltung weist auch eine weitere Radialkolbenpumpe mit dem vorerwähnten Nachteilen auf ( DE 103 10 123 ).
Auch weitere, zum Stand der Technik zählenden Radialkolbenpumpen sind mit den vorgenannten Nachteilen kostenaufwändig aufgebaut ( DE 102 43 148 , DE 10 2004 028 073 ).
Entsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Radialkolbenpumpe der Eingangs genannten Art zu schaffen, welche einfacher aufgebaut und schneller und kostengünstiger zu montieren ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Saugventil und das Druckventil identische Baugruppen sind, wobei das Druckventil im zum Saugventil entgegengesetzter Strömungsrichtung in der Radialkolbenpumpe eingebaut ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine erhebliche Reduzierung der Baugruppen möglich ist, es liegt also eine kostengünstige Konstruktion vor. Weiterhin resultiert aus dieser erfindungsgemäßen Konstruktion eine verbesserte Montagemöglichkeit, da lediglich das Druckventil im zum Saugventil entgegengesetzten Sinne in die Radialkolbenpumpe eingebaut werden muss.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind das Saugventil und das Druckventil achsparallel im Verdrängergehäuse angeordnet und über eine Zwischenleitung miteinander verbunden. Hierbei besteht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Möglichkeit, dass die Kraftstoff-Zulaufleitung zum Saugventil und die Kraftstoff-Abströmleitung zum Druckventil im Abstand parallel voneinander im Verdrängergehäuse angeordnet sind.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung kann die Zwischenleitung zwischen dem Verdichterraum und einer Zuleitung im Zylinder angeordnet sein.
Eine weitere Vereinfachung der Bauform und eine strömungsgünstige Lösung ergibt sich daraus, dass der Schließkopf des Saugventils koaxial zur Achse des Kolbens angeordnet ist. Hierbei kann der Schließkopf des Saugventils und des Druckkventils jeweils in Form eines Kegelabschnitts ausgebildet und mittig im Ventilsitz geführt sein. Das Saugventil ist strömungsgünstig gestaltet mit Optimierung des Totraumvolumens.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung sind jeweils der Ventilsitz des Saugventils und des Druckventils in dem dem Zylinder zugewandten Stirnbereich des Verdrängergehäuses angeordnet. Darüber hinaus können Dichtungen im Stirnbereich und im Endbereich der jeweiligen Ventilsitze des Saugventils und des Druckventils eingebaut werden, so dass bei der erfindungsgemäßen Konstruktion keine Elastomerdichtungen erforder lich sind, da an sich bekannte metallische Dichtungen eingesetzt werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Die einzige 1 zeigt einen Schnitt durch eine Radialkolbenpumpe.
Die in der Zeichnung dargestellte Radialkolbenpumpe dient zur Kraftstoff-Hochdruckversorgung bei einer Brennkraftmaschine, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem. Diese Radialkolbenpumpe 1 weist ein Verdrängergehäuse 3 und einen damit verbundenen Zylinder 30 auf. In einem Zylinderraum 5 des Zylinders 30 befindet sich ein hin- und herbewegbarer Kolben 6, welcher beispielsweise durch eine an sich bekannte, nicht näher dargestellte, exzentrisch ausgebildete Antriebswelle angetrieben werden kann, um die vorerwähnte Hin- und Herbewegung zu erzeugen.
Im Verdrängergehäuse 3 befindet sich ein Saugventil 10, welches mit einer Kraftstoff-Zulaufleitung 8 verbunden ist, sowie ein Druckventil 12, das mit einer Kraftstoff-Abströmleitung 14, vorzugsweise zu einem Common-Rail-Einspritzsystem, in Verbindung steht.
Erfindungsgemäß sind das Saugventil 10 und das Druckventil 12 identische Baugruppen, wobei – wie aus der Zeichnung hervorgeht – das Druckventil 12 in zum Saugventil 10 entgegengesetzten Strömungsrichtung in die Radialkolbenpumpe eingebaut ist, im vorliegenden Fall in das Verdrängergehäuse 3.
Aus der Zeichnung ist darüber hinaus erkennbar, dass das Saugventil 10 und das Druckventil 12 achsparallel im Verdrängergehäuse 3 angeordnet und über eine Zwischenleitung 25 miteinander verbunden sind. Diese Zwischenleitung 25 befindet sich im Zylinder 30, und zwar zwischen einem Verdichterraum 4 und einer Zuleitung 28 zu dem Druckventil 14. Der Verdichter raum 4 befindet sich oberhalb des in dem Zylinderraum 5 hin- und herbewegbaren Kolben 6.
Das Saugventil 10 und das Druckventil 12 weisen jeweils einen Schließkopf 16 bzw. 16', einen Ventilsitz 18, 18', einen Zylinderabschnitt 20, 20' und Federn 22, 22' auf. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind diese einzelnen Elemente der Baugruppen identisch, wobei jeweils der Schließkopf 16, 16' beider Ventile 10 und 12 in Form eines Kegelabschnitts ausgebildet ist. Dieser Schließkopf 16, 16' des Saugventils 10 und des Druckventils 12 sind mittig im jeweiligen Ventilsitz 18, 18' geführt.
Die Ventilsitze 18, 18' des Saugventils 10 und des Druckventils 12 sind in Ausnehmungen in dem Zylinder 30 zugewandten Stirnbereich S des Verdrängergehäuses 3 angeordnet. Hierbei ist erkennbar, dass der Schließkopf 16 des Saugventils 10 koaxial zur Achse H-H des Kolbens 6 verläuft.
Diese Ventilsitze 18, 18' können bei genauer Fertigung auch als Dichtung zwischen den Leitungen 14 und 25 bzw. 8 und 25 dienen.
Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Ventilsitze 18, 18' des Saugventils 10 und des Druckventils 12 jeweils endseitig durch Dichtungen 31, 31' bzw. 32, 32' im Stirnbereich S und im Endbereich der jeweiligen Ventilsitze 18, 18' des Saugventils 10 und des Druckventils 12 abgedichtet sind, wobei zwischen dem Verdrängergehäuse 3 und dem Zylinder 30 ein Spalt vorhanden ist, der durch die vorgenannten Dichtungen eine Abdichtung erfährt.
Wie aus der einzigen Zeichnung hervorgeht, kann in wenigstens einem der drei Verdrängergehäuse 3 jeder Pumpe hochdruckseitig ein Druckspeicher 40 angeordnet sein, welcher gegebenenfalls in Verbindung mit den anderen Druckleitungen als Puffer und/oder als Hochdruck-Vorratsspeicher im Sinne eines Common-Rail dienen kann.
Die erfindungsgemäße Konstruktion ist so gestaltet, dass im allgemeinen unterhalb des Zylinders 30 das nicht näher dargestellte Pumpengehäuse angeordnet ist, welches meist drei der dargestellten Zylinderanordnungen in sternförmiger Anordnung (d. h. 120 Grad) umfasst.
Bisher wird der Hochdruck-Kraftstoff nach dem Verlassen des Druckventils 12 jeder Zylinderanordnung zusammengefasst und durch das vorgenannte Pumpengehäuse geführt. Dieses musste also bisher auch für Hochdruck ausgelegt werden. Nunmehr besteht die Möglichkeit, dass diese Zusammenlegung nicht mehr im Pumpengehäuse, sondern beispielsweise durch eine äußere Ringleitung erfolgt, welche nicht mehr durch das Pumpengehäuse läuft. Daher kann dieses Pumpengehäuse schwächer gestaltet sein, beispielsweise aus Aluminium, und damit leichter und billiger hergestellt werden.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe ist so, dass Kraftstoff durch die Kraftstoff-Zulaufleitung 8 über das geöffnete Saugventil 10 in den Verdichterraum 4 strömt, dort durch den Kolben 6 eine Verdichtung erfährt, über die Zwischenleitung 25 und die Zuleitung 28 über das gegen die Wirkung der Feder 22' geöffnete Druckventil 12 zur Kraftstoff-Abströmleitung 14 und von hier zu einem nicht näher dargestellten Common-Rail-Einspritzsystem geleitet wird.
Durch die besondere Gestaltung des Saugventils 10 und des Druckventils 12 und ihrer besonderen Anordnung in dem Verdrängergehäuse 3 ergibt sich eine erhebliche Vereinfachung in der Konstruktion und eine Reduzierung der Montagekosten. Es liegt eine strömungsgünstige Anordnung mit einer konstruktiv einfachen Ausbildung der einzelnen Bauteile und einer Verbesserung der Abdichtfunktionen vor.

Claims

Radialkolbenpumpe (1) zur Kraftstoff-Hochdruckversorgung bei einer Brennkraftmaschine, mit einem Verdrängergehäuse (3) mit Verdichterraum (4), mit in einem Zylinderraum (5) eines Zylinders (30) hin- und herbewegbaren Kolben (6), mit einem mit einer Kraftstoff-Zulaufleitung (8) verbundenen Saugventil (10) und mit einem mit einer Kraftstoff-Abströmleitung (14) verbundenen Druckventil (12), wobei das Saugventil (10) und das Druckventil (12) jeweils einen Schließkopf (16, 16'), einen Ventilsitz (18, 18'), einen Zylinderabschnitt (20, 20') und Federn (22, 22') aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugventil (10) und das Druckventil (12) identische Baugruppen sind und dass das Druckventil (12) in zum Saugventil (10) entgegengesetzter Strömungsrichtung in der Radialkolbenpumpe (1) eingebaut ist.
Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugventil (10) und das Druckventil (12) achsparallel im Verdrängergehäuse (3) angeordnet ist, wobei beide Ventile über eine Zwischenleitung (25) miteinander verbunden sind.
Radialkolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoff-Zulaufleitung (8) zum Saugven til (10) und die Kraftstoff-Abströmleitung (14) vom Druckventil (12) im Abstand parallel voneinander im Verdrängergehäuse (3) angeordnet sind.
Radialkolbenpumpe nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenleitung (25) zwischen dem Verdichterraum (4) und einer Zuleitung (28) im Zylinder (30) angeordnet ist.
Radialkolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkopf (16) des Saugventils (10) koaxial zur Achse (H-H) des Kolbens (6) angeordnet ist.
Radialkolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkopf (16, 16') des Saugventils (10) und des Druckkventils (12) jeweils in Form eines Kegelabschnitts ausgebildet und mittig im Ventilsitz (18, 18') geführt ist.
Radialkolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils der Ventilsitz (18, 18') des Saugventils (10) und des Druckventils (14) in dem dem Zylinder (30) zugewandten Stirnbereich (S) des Verdrängergehäuses (3) angeordnet sind.
Radialkolbenpumpe nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Dichtungen (31, 31', 32, 32') im Stirnbereich (S) und im Endbereich der jeweiligen Ventilsitze (18, 18') des Saugventils (10) und des Druckventils (12).
Radialkolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Verdrängehrgehäuse (3) ein Druckspeicher (40) als Puffer und/oder als Hochdruck-Vorratsspeicher angeordnet ist.
Radialkolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoff-Abströmleitungen (14) mehrere Radialkolbenpumpeneinheiten durch eine äußere Ringleitung zusammengefasst sind.