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Die
vorliegende Erfindung betrifft Einspritzsysteme von Brennkraftmaschinen,
beispielsweise zur Kraftstoffhochdruckversorgung von Speichereinspritzsystemen
(z. B. "Common-Rail"). Insbesondere betrifft
die Erfindung neben diesen Kraftstoffeinspritzsystemen die dafür verwendeten
Kraftstoffpumpen sowie ein Verfahren zur Herstellung von derartigen Kraftstoffpumpen
(z. B. industrielle Serienfertigung).
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Bei
modernen Speichereinspritzsystemen im Automobilbereich ist zumeist
eine bedarfsgerecht fördernde
Hochdruckpumpe vorgesehen, mittels welcher nur diejenige Menge an
Kraftstoff in den Hochdruckteil (Druckspeicher) gefördert und
auf Hochdruck (z. B. mehr als 1000 bar) gebracht wird, die aktuell
tatsächlich
benötigt
wird. Bei einer als Verdrängerpumpe
ausgebildeten Kraftstoffpumpe muss das Pumpenhubvolumen so ausgelegt
sein, dass der größtmögliche Systembedarf
abgedeckt wird. Dieser Systembedarf setzt sich zusammen aus der
vom Motor benötigten
Einspritzmenge und den Leckageverlusten, die insbesondere im Bereich
der Pumpe und den Kraftstoffinjektoren auftreten und zumeist von Betriebsparametern
wie Laufzeit und Kraftstofftemparatur abhängig sind. Üblicherweise ist der Gesamtsystemverbrauch
am Lebensdauerende bestimmend für
die Auslegung des Pumpenhubvolumens.
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Zur
Realisierung einer bedarfsgerechten Kraftstoffförderung ist es bekannt, die
Pumpe unter "Saugdrosselung" zu betreiben, was
auch als Teilförderung
der Pumpe bezeichnet wird. Dazu wird der Zustrom von Kraftstoff
zu den Einlassventilen (Rückschlagventile)
dem aktuellen Systembedarf entsprechend eingestellt, z. B. mittels
einer verstellbaren Drossel geregelt.
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Gemäß eines
auf internen betrieblichen Kenntnissen der Anmelderin beruhenden
Stands der Technik wird ein ansaugseitig geregelter Volumenstrom über einen
Ringkanal gleichzeitig zu mehreren ansaugseitigen Rückschlagventilen
geführt,
welche sich jeweils bei einem vorbestimmten Öffnungsdruck (Kraftstoffdruckdifferenz) öffnen, um
Kraftstoff in eine zugeordnete Pumpeinheit (Pumpkolben-Pumpzylinder-Einheit)
einzulassen.
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Die
Rückschlagventile
sind hierbei federvorbelastet, so dass der den Ventilöffnungsvorgang
bewirkende Differenzdruck durch die Eigenschaften einer Federeinrichtung
(z. B. Spiralfeder oder Federteller etc.) definiert wird.
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Um
ein möglichst
gleichmäßiges Öffnen der Rückschlagventile
und somit eine gute Gleichförderung
der mit mehreren Pumpeinheiten ausgestatteten Pumpe auch unter Saugdrosselung
zu gewährleisten,
werden in der Serienproduktion der Kraftstoffpumpen die Öffnungsdrücke der
zunächst
separat gefertigten Rückschlagventile
gemessen, die Ventile in "Öffnungsklassen" sortiert und dann
jeweils klassenweise verbaut (
DE 199 02 259 B4 ).
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Jedoch
sind der Toleranzbreite aufgrund der Federtoleranzen Grenzen gesetzt,
so dass es in der Praxis unvermeidlich ist, dass die in einer Kraftstoffpumpe
verbauten Rückschlagventile
sich in ihrem Öffnungsdruck
geringfügig
unterscheiden.
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Dies
führt zu
einer entsprechenden Ungleichmäßigkeit
bei der Zusammensetzung der Gesamtförderung der Pumpe aus den einzelnen
Förderanteilen
der Pumpeinheiten.
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Besonders
gravierend ist diese Problematik, wenn die Pumpe unter Saugdrosselung
betrieben wird. Bei einer extremen Saugdrosselung der Pumpe kann
es sogar vorkommen, dass eine Pumpeinheit (z. B. Verdrängereinheit
wie Pumpkolben-Pumpzylinder-Einheit)
vollkommen "wegbleibt", d. h. an der Kraftstoffförderung
nicht mehr teilnimmt, weil der ansaugseitige Kraftstoffdruck nicht
mehr zum Öffnen des
betreffenden Rückschlagventils
ausreicht. Eine 3-Kolben-Pumpe arbeitet dann z. B. nur noch als 2-Kolben-Pumpe.
Die dadurch entstehenden größeren Druckpulsationen
der Pumpe führen
zu einer Reihe von Nachteilen. Beispielsweise haben Druckpulsationen
einen negativen Einfluss auf die Druckregelung speziell im Leerlauf
und in einem unteren Motorteillastbereich (unruhiger Motorlauf).
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Eine
Maßnahme,
mit welcher die vorstehend erläuterte
Problematik gemildert werden könnte,
ist die Verwendung einer Druckregelung mit Überdruckventil im Hochdruck.
Durch diese Maßnahme
bzw. durch die im Hochdruck realisierten Absteuermengen kann eine
besonders extreme Saugdrosselung der Pumpe vermieden werden. Zu
bedenken ist hierbei jedoch, dass auch in diesem Fall eine unerwünschte Ungleichmäßigkeit
des Pumpenbetriebs verbleibt und die Realisierung einer Druckregelung
im Hochdruckbereich einen unerwünschten
Energieeintrag (Kraftstofftemperaturerhöhung) in das System bedeutet.
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Die
DE 199 27 826 A1 schlägt zur Verbesserung
der Gleichförderung
vor, dass jedes der Saugventile während der Saugphase des dem
Saugventil zugeordneten Pumpenelements für einen bestimmten Zeitraum
als einziges Saugventil der Pumpenanordnung geöffnet ist.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend erläuterten
Nachteile zu verringern und das Öffnungsverhalten
von ansaugseitigen Rückschlagventilen
einer Kraftstoffpumpe umfassend mehrere Pumpeinheiten zu verbessern.
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Gemäß eines
ersten Aspekts der Erfindung ist eine Kraftstoffpumpe für Einspritzsysteme
von Brennkraftmaschinen vorgesehen, umfassend ein Pumpengehäuse mit
einer vorbestimmten Einbaulage, in welchem mehrere Pumpeinheiten
und den Pumpeinheiten jeweils zugeordnete ansaugseitige Rückschlagventile
angeordnet sind, die sich jeweils bei einem vorbestimmten Öffnungsdruck
zum Einlass von Kraftstoff in die zugeordnete Pumpeinheit öffnen, wobei
die Rückschlagventile
sich in der vorbestimmten Einbaulage des Pumpengehäuses geodätisch auf
unterschied lichen Höhen
befinden, und wobei das Rückschlagventil
mit dem kleinsten Öffnungsdruck
im Pumpengehäuse
am höchsten
angeordnet ist und/oder das Rückschlagventil
mit dem größten Öffnungsdruck
im Pumpengehäuse
am tiefsten angeordnet ist.
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Gemäß eines
zweiten Aspekts der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung
einer Mehrzahl von Kraftstoffpumpen für Einspritzsysteme von Brennkraftmaschinen
folgende Schritte:
- – Bereitstellung von mehreren
Pumpengehäusen mit
einer vorbestimmten Einbaulage, und
- – Anordnung
von mehreren Pumpeinheiten und den Pumpeinheiten jeweils zugeordneten
ansaugseitigen Rückschlagventilen
in jedem der bereitgestellten Pumpengehäuse, die sich jeweils bei einem
vorbestimmten Öffnungsdruck
zum Einlass von Kraftstoff in die zugeordnete Pumpeinheit öffnen lassen,
derart, dass die Rückschlagventile
sich in der vorbestimmten Einbaulage des Pumpengehäuses geodätisch auf
unterschiedlichen Höhen
befinden und dass für
jede Kraftstoffpumpe das Rückschlagventil
mit dem kleinsten Öffnungsdruck
im Pumpengehäuse
am höchsten angeordnet
wird und/oder das Rückschlagventil mit
dem größten Öffnungsdruck
im Pumpengehäuse
am tiefsten angeordnet wird.
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Die
Grundidee der Erfindung besteht darin, die in der Praxis z. B. aufgrund
von Fertigungstoleranzen unvermeidbare Variation der Öffnungsdrücke bzw. Öffnungsdruckdifferenzen
der Rückschlagventile
ein und derselben Kraftstoffpumpe gezielt auszunutzen.
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Gemäß der Erfindung
wird der Umstand berücksichtigt,
dass der auf der Ansaugseite eines Rückschlagventils herrschende
Kraftstoffdruck einen hydrostatischen Druckanteil besitzt, der von
der geodätischen
Höhe des
betreffenden Rückschlagventils in
der Verwendungssituation der Pumpe abhängt. Je höher ein Rückschlagventil im Pumpengehäuse angeordnet
ist, desto geringer ist der ansaugseitig wirkende hydrostatische
Druckanteil, und umgekehrt. Die relativ hohe Anordnung eines Rückschlagventils mit
kleinerem Öffnungsdruck
und/oder die relativ tiefe Anordnung eines Rückschlagventils mit größerem Öffnungsdruck
ermöglicht
vorteilhaft eine wenigstens teilweise Kompensation der unterschiedlichen Öffnungsdrücke im Betrieb
der Pumpe.
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Ferner
ist zu berücksichtigen,
dass in dem Fall, in welchem der Kraftstoff Gasanteile enthält (z. B.
Luft, die durch Un dichtigkeiten im Niederdruckbereich beigemischt
wird oder aus dem Kraftstoff selbst freigesetzte Gasanteile), sich
diese Gasanteile bevorzugt in höheren
Bereichen ansammeln werden. Auch dieser Effekt begünstigt eine
Minderfüllung
der höher
gelegenen Pumpeinheiten (Verdränger),
was jedoch gemäß der Erfindung
vorteilhaft berücksichtigt
bzw. kompensiert werden kann.
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Die
Erfindung eignet sich insbesondere für Hochdruck-Kraftstoffpumpen bzw. Hochdruck-Einspritzsysteme
von Brennkraftmaschinen für
Kraftfahrzeuge (z. B. "Common-Rail"-Einspritzsysteme).
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Es
hat sich für
Kraftstoffpumpen zur Versorgung von Brennkraftmaschinen im automobilen
Bereich als besonders vorteilhaft herausgestellt, dass aufgrund
der typischen Bauformen und geometrischen Abmessungen der betreffenden
Pumpen eine besonders effiziente Vergleichmäßigung des Öffnungsverhaltens der Rückschlagventile
erreicht werden kann. Die sich aufgrund der typischen geodätischen
Höhenunterschiede
und der typischen Kraftstoffdichten (z. B. von Benzin oder Diesel)
ergebenden hydrostatischen Druckunterschiede liegen etwa in der
Größenordnung
von 0,1 bar oder weniger, was in etwa der Toleranzbreite einer (gegebenenfalls durch
grobe Sortierung erhaltenen) Öffnungsklasse entspricht.
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In
einer Ausführungsform
ist vorgesehen, dass das Pumpengehäuse Befestigungseinrichtungen
wie z. B. Schraublöcher,
Befestigungs- und/oder Zentrierstifte, einen oder mehrere Befestigungsflansche
etc. aufweist, welche die Einbaulage der Pumpe definieren. In Verbindung
mit korrespondierenden Befestigungseinrichtungen in der Installationsumgebung
der Kraftstoffpumpe, z. B. im Motorraum eines Kraftfahrzeugs, kann
damit z. B. festgelegt werden, wo bei der eingebauten Pumpe oben
und unten ist (Verwendungsorientierung).
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In
einer Ausführungsform
ist vorgesehen, dass indem Pumpengehäuse ein ansaugseitiger, mit allen
Rückschlagventilen
in Verbindung stehender Ringkanal zur Zufuhr von Kraftstoff zu den
Pumpeinheiten angeordnet ist.
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Die
Gestaltung, insbesondere das Volumen, eines solchen Ringkanals,
welcher z. B. einen Ausgang eines Volumenstromeinstellventils mit
den ansaugseitigen Rückschlagventilen
der Pumpe verbindet, besitzt Einfluss auf das Öffnungsverhalten der Rückschlagventile.
Der Ringkanal sollte so gestaltet sein, dass er sowohl einen maximal
geforderten Volumenstrom als auch kleinstmögliche Mengen gleichmäßig auf
die verschiedenen Rückschlagventile
verteilt. Ein sehr kleines Kanalvolumen führt zu starken Verlusten bei
größeren Fördermengen.
Andererseits verursacht ein zu großes Kanalvolumen bei kleineren Fördergraden
der Pumpe eher ein Wegbleiben einer oder mehrerer Pumpeinheiten
(z. B. Verdränger).
Die Auslegung des Kanals basiert daher in der Praxis auf einem Kompromiss
hinsichtlich eines Zielkonfliktes. Mit der Erfindung wird jedoch
vorteilhaft eine größere Freiheit
bei der konstruktiven Gestaltung der ansaugseitigen Leitungsverbindung
zu den Rückschlagventilen
hin geschaffen.
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Eine
im Rahmen der Erfindung bevorzugte Ausbildung jeder Pumpeinheit
als eine Verdrängerpumpeinheit
kann beispielsweise durch Pumpeinheiten mit einem Pumpkolben geschaffen
werden, der zur Hin- und Herbewegung in Richtung einer jeweiligen
Pumpkolbenachse in dem Pumpengehäuse
geführt
ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Kraftstoffpumpe als Radialpumpe, insbesondere Radialkolbenpumpe,
mit einer in dem Pumpengehäuse gelagerten
Antriebswelle ausgebildet, die exzentrisch ausgebildet ist oder
in Umfangsrichtung eine oder mehrere nockenartige Erhebungen aufweist, um
die mehreren Pumpeinheiten bei einer Drehung der Antriebswelle zu
betätigen.
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Derartige
Radialkolbenpumpen sind an sich bekannt. Deren Pumpeinheiten können z.
B. in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt
angeordnet sein (z. B. drei Pumpeinheiten, die um je weils 120° versetzt
zueinander um die Antriebswelle herum angeordnet sind).
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Bei
einer Radialkolbenpumpe mit drei Pumpeinheiten, die in der Verwendungssituation
jeweils um 120° versetzt
zueinander um eine im Wesentlichen horizontal verlaufende Antriebswelle
herum angeordnet sind, kann die Pumpe je nach gewählter Verwendungsorientierung
einer von drei "geometrischen
Klassen" zugeordnet
werden. Eine erste Möglichkeit
besteht darin, dass eine Pumpeinheit geodätisch besonders hoch und die
anderen Pumpeinheiten demgegenüber
niedriger, jedoch relativ zueinander auf gleicher Höhe angeordnet
sind. Eine zweite Möglichkeit
besteht darin, dass eine Pumpeinheit besonders tief angeordnet ist
und die beiden anderen Pumpeinheiten demgegenüber höher, jedoch relativ zueinander
auf gleicher Höhe
angeordnet sind. Eine dritte Möglichkeit
besteht schließlich
darin, dass alle drei Pumpeinheiten auf unterschiedlichen Höhen angeordnet
sind.
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Je
nach Konstruktion bzw. Fertigungsmethode und daraus sich ergebender
Verteilung der Rückschlagventilöffnungsdrücke (über die
Toleranzbandbreite), kann es im Einzelfall von Vorteil sein, bei
der konkreten Wahl der Einbaulage der Kraftstoffpumpe eine der obigen
drei Möglichkeiten
zu bevorzugen.
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Die
Erfindung ist besonders interessant für die Montage von Rückschlagventilen,
deren fertigungsbedingte Öffnungsdruck-Toleranzbandbreite größer ist
als 5% des betreffenden Nenn-Öffnungsdrucks.
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Eine
bevorzugte Verwendung der Erfindung besteht für die industrielle Serienfertigung
von Hochdruckpumpen für
Speichereinspritzsysteme von Kraftfahrzeugen. Insbesondere in diesem
Anwendungsbereich kann der Nenn-Öffnungsdruck
beispielsweise im Bereich von etwa 0,2 bis 2 bar liegen und kann
die Öffnungsdruck-Toleranzbandbreite
z. B. im Bereich von 5 bis 10% des Nenn-Öffnungsdrucks liegen.
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In
einer Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Rückschlag ventile
jeweils einen federvorbelasteten Ventilkörper aufweisen und sich durch
eine kraftstoffdruckbedingte Federkraftüberwindung öffnen lassen. Diesbezüglich kann
vorteilhaft auf an sich bekannte und etablierte Ventilkonstruktionen
zurückgegriffen
werden.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystem
ist wenigstens eine Pumpe der oben erläuterten Art vorgesehen, beispielsweise
zur Förderung
von Kraftstoff in einen Druckspeicher mit einem Speicherdruck von
mehr als 100 bar, insbesondere mehr als 1000 bar.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem kann ferner eine Vorförderpumpe zum Fördern von
Kraftstoff in einen mit allen Pumpeinheiten in Verbindung stehenden
Ringkanal aufweisen. Dieser Ringkanal kann z. B. wenigstens teilweise
im Pumpengehäuse
ausgebildet sein.
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Die
Vorförderpumpe
kann z. B. im Pumpengehäuse
(der Hachdruckpumpe) integriert sein, z. B. von derselben Antriebswelle
angetrieben. Alternativ kann die Vorförderpumpe auch extern vorgesehen sein.
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Ferner
kann das Kraftstoffeinspritzsystem Mittel zur Begrenzung der ansaugseitigen
Kraftstoffförderung
durch den Ringkanal umfassen. Die im Stand der Technik bei einer
solchen Vorförderungsbegrenzung
(z. B. Saugdrosselung) einhergehende Gefahr eines ungleichmäßigen Pumpenlaufs
bzw. sogar eines Wegbleibens eines oder mehrerer Pumpeinheiten ist
durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen
erheblich reduziert. Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem
eignet sich daher insbesondere auch für extreme Begrenzungen der
ansaugseitigen Kraftstoffförderung,
bei welchen ein Pumpenhubvolumen nur zu einem ganz geringen Anteil
tatsächlich
genutzt wird.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf
die beigefügte
Zeichnung weiter beschrieben. Es stellt schematisiert dar:
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Fig.
ein Hochdruck-Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine eines
Kraftfahrzeugs.
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Die
einzige Figur veranschaulicht ein Kraftstoffeinspritzsystem 1 zum
Fördern
von Kraftstoff aus einem nicht dargestellten Kraftstoffreservoir
(Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs) in einen nicht dargestellten
Hochdruckteil (z. B. "Common-Rail") einer Kraftstoffinjektoranordnung.
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Die
drei Pfeile a, b und c symbolisieren eine Kraftstoffzufuhr vom Reservoir
zum Einspritzsystem 1 (Pfeil a), eine Kraftstoffförderung
zum Hochdruckspeicher des Systems (Pfeil b), und eine Kraftstoffrückführung (Absteuerung
im Hochdruck, Pfeil c).
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Das
Einspritzsystem 1 umfasst eine Vorförderpumpe 10 und eine
nachgeschaltete Hochdruckpumpe 12. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
fördert
die Vorförderpumpe 10 den
drucklosen Kraftstoff aus einem Kraftstoffzulauf 14 mit
einem Druck von einigen bar in eine Niederdruckleitung 16.
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Zwei
Abzweigungen der Niederdruckleitung 16 führen einerseits
zu einem mechanischen Vordruckregler 18, welcher bei übermäßig hohem
Druck in der Leitung 16 Kraftstoff in den drucklosen Teil
zurückführt, und
andererseits zu einer Spülleitung 20, welche
einen kleinen Kraftstoffanteil über
ein Spül/Schmierventil 22 zu
Schmierzwecken in einen Kurbelraum der Hochdruckpumpe 12 führt.
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Aus
der Niederdruckleitung 16 gelangt der Kraftstoff über ein
Volumenstromregelventil 24 ("VCV")
und eine weitere Niederdruckleitung 26 zur Hochdruckpumpe 12.
Die Niederdruckleitung 26 mündet in einen ansaugseitigen
Ringkanal 28, der mit drei Pumpeinheiten 30-1, 30-2 und 30-3 der Hochdruckpumpe 12 in
Verbindung steht.
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Die
Bezugszahlen von in einer Ausführungsform
mehrfach vorgesehenen, in ihrer Wirkung jedoch analogen Komponenten,
sind durchnumeriert (jeweils ergänzt
durch einen Bindestrich und eine fortlaufende Zahl). Auf einzelne
solcher Komponenten oder auf die Gesamtheit solcher Komponenten wird
im Folgenden, auch durch die nicht-ergänzte Bezugszahl Bezug genommen.
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Die
Hochdruckpumpe 12 ist in an sich bekannter Weise als eine
Radialkolbenpumpe mit einer in einem Pumpengehäuse 32 drehbar gelagerten
Antriebswelle 33 ausgebildet, die einen exzentrisch angeordneten
Wellenabschnitt 34 aufweist, um die Pumpeinheiten 30-1, 30-2 und 30-3 bei
einer Drehung (siehe Pfeil) der Antriebswelle 33 zyklisch
zu betätigen.
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Die
in der Figur obere Pumpeinheit 30-1 umfasst einen in radialer
Richtung (bezüglich
der Antriebswelle 33) im Pumpengehäuse 32 geführten Pumpkolben 36-1,
der bei einer Drehung der Antriebswelle 33 durch den exzentrischen
Wellenabschnitt 34 und einen davon durchsetzten Exzenterring 38 für eine radiale
Hin- und Herbewegung angetrieben wird.
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Der
Pumpkolben 36-1 begrenzt einen zwischen einem ansaugseitigen
Rückschlagventil 40-1 und
einem druckseitigen Rückschlagventil 42-1 angeordneten
Arbeitsraum, der durch die Hin- und Herbewegung des Pumpkolbens 36-1 regelmäßig verkleinert
und vergrößert wird,
so dass Kraftstoff während
der Vergrößerung des
Arbeitsraums über
das Rückschlagventil 40-1 in
den Arbeitsraum eingelassen wird und während der Verkleinerung des
Arbeitsraums über
das Rückschlagventil 42-1 in
einen Hochdruckbereich ausgestoßen
wird.
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Der
Antrieb des Pumpkolbens 36-1 in der Figur nach oben erfolgt
durch eine aufwärts
gerichtete Komponente der Taumelbewegung des Exzenterrings 38,
die durch den exzentrischen Wellenabschnitt 34 bewirkt
wird. Die Bewegung des Pumpkolbens 36-1 in der Figur nach
unten wird durch eine Rückstellfeder 44-1 getrieben.
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Die
Pumpeinheiten 30-2 und 30-3 sind identisch zu
der Pumpeinheit 30-1 aufgebaut (jedoch um +/– 120° winkelversetzt).
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Der
ansaugseitige Ringkanal 28 der Hochdruckpumpe 12 ist
wie dargestellt mit allen ansaugseitigen Rückschlagventilen 40-1, 40-2 und 40-3 der Pumpeinheiten 30-1, 30-2 und 30-3 verbunden
und gewährleistet
somit eine gemeinsame Kraftstoffzufuhr ausgehend von der Druckseite
der Vorförderpumpe 10 zur
Ansaugseite der Hochdruckpumpe 12.
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Die
Rückschlagventile 40-1, 40-2 und 40-3 sind
in an sich bekannter Weise jeweils mit einem federvorbelasteten
Ventilkörper
versehen, der durch die Kraft einer Federeinrichtung (hier: Spiraldruckfeder)
gegen einen Ventilsitz gedrückt
wird. Durch eine kraftstoffdruckbedingte Federkraftüberwindung
lassen sich die Rückschlagventile
jedoch öffnen.
Die hierzu notwendige öffnungskraft
wird bei einem vorbestimmten öffnungsdruck
des Kraftstoffs auf der Ansaugseite (bezüglich des Drucks im Arbeitsraum), also
im Ringkanal 28, bereitgestellt.
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Hochdruckseitig
sind die Rückschlagventile 42-1, 42-2 und 42-3 ebenfalls
mit einem gemeinsamen Ringkanal 46 verbunden, der wiederum
mit einer Hochdruckleitung 48 verbunden ist, ausgehend von
welcher die Hochdruckförderung
von Kraftstoff zum nicht dargestellten Hochdruckspeicher erfolgt (vgl.
Pfeil b). An dieser Hochdruckleitung 48 ist ferner ein
Hochdruckventil 50 (z. B. PCV: "pressure control valve", oder PLV: "pressure 1imitation
valve") vorgesehen,
um bei übermäßigem Druck
einen Teil des von der Hochdruckpumpe 12 geförderten
Kraftstoffs in eine Rücklaufleitung 52 auszulassen,
die z. B. zum Kraftstoffreservoir und/oder auf die Ansaugseite einer
der Pumpen 10 oder 12 führt (vgl. Pfeil c). Im dargestellten
Ausführungsbeispiel
verläuft
ausgehend von dem Hochdruckregelventil 50 ferner eine Leitung 54 zum
Kurbelraum der Hochdruckpumpe 12.
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Abweichend
von der schematisierten Darstellung von der Figur sind die Ringkanäle 28 und 46 tatsächlich innerhalb
des Pumpengehäuses 32 ausgebildet.
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Im
Betrieb des Kraftstoffeinspritzsystems 1 dient das Volumenstromregelventil 24 dazu,
die Strömungsrate
der Kraftstoffzufuhr zur Hochdruckpumpe 12 zu begrenzen
bzw. einzustellen ("Saugdrosselung"). In einem solchen
Betriebsmodus werden die Arbeitsräume der Pumpeinheiten 30 bei
jedem Pumpenhub nur teilweise mit Kraftstoff gefüllt, um dementsprechend die
hochdruckseitige Förderung
zum Druckspeicher (vgl. Pfeil b) dem aktuellen Systembedarf anzupassen.
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Bei
einer solchen Saugdrosselung bzw. Teilförderung bestand im Stand der
Technik prinzipiell das Problem, dass aufgrund geringfügiger Abweichungen
der Öffnungscharakteristiken
der einzelnen Rückschlagventile
auf der Ansaugseite der Hochdruckpumpe die mehreren Pumpeinheiten
ungleichmäßig genutzt
wurden oder sogar eine oder mehrere Pumpeinheiten völlig "wegblieben".
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Diese
Problematik ist bei dem dargestellten Einspritzsystem 1 bzw.
den darin verwendeten ansaugseitigen Rückschlagventilen 40 jedoch
in nachfolgend beschriebener Weise erheblich entschärft.
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Die
Hochdruckpumpe 12 besitzt eine vorbestimmte Einbaulage,
die im dargestellten Ausführungsbeispiel
eine Vertikalrichtung V des Pumpengehäuses 32 im eingebauten
Zustand (im Motorraum eines Kraftfahrzeuges) definiert.
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Wie
es aus der Figur ersichtlich ist, befinden sich die Pumpeinheiten 30-1, 30-2 und 30-3 und dementsprechend
die unmittelbar am Eingang dieser Pumpeinheiten angeordneten ansaugseitigen
Rückschlagventile 40-1, 40-2 und 40-3 in
dieser Einbaulage geodätisch
auf unterschiedlichen Höhen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
befindet sich z. B. das Rückschlagventil 40-1 auf
relativ großer
Höhe, wohingegen
die Rückschlagventile 40-2 und 40-3 demgegenüber niedriger
angeordnet sind.
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Die
konstruktionsbedingten Höhenunterschiede
zwischen den Rückschlagventilen 40-1, 40-2 und 40-3 in
der Verwendungssituation führen
zu entsprechenden hydrostatischen Druckunterschieden auf der Ansaugseite
der drei Rückschlagventile
(und gegebenenfalls auch zu Unterschieden bei der Gasansammlung
bzw. -konzentration an den Rückschlagventilen).
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
wird daher der ansaugseitige Kraftstoffdruck am Rückschlagventil 40-1 stets
etwas niedriger sein als die entsprechenden Drücke an den Rückschlagventilen 40-2 und 40-3.
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Eine
Besonderheit der Hochdruckpumpe 12 besteht nun darin, dass
die hydrostatischen Druckunterschiede gezielt ausgenutzt werden,
um toleranzbedingte Unterschiede der vorbestimmten Öffnungsdrücke der
Rückschlagventile 40-1, 40-2 und 40-3 zumindest
größtenteils
zu kompensieren. Zu diesem Zweck wurden die Rückschlagventile 40-1, 40-2 und 40-3 vor
deren Einbau in das Pumpengehäuse 32 hinsichtlich
ihres Öffnungsdrucks
vermessen und dann unter Berücksichtigung
der Messergebnisse in das Pumpengehäuse 32 eingebaut.
Genauer gesagt wurde dasjenige von den drei zum Einbau in das Pumpengehäuse 32 vorgesehenen
Rückschlagventilen,
welches den kleinsten Öffnungsdruck
aufweist, im Pumpengehäuse 32 am
höchsten
eingebaut, also als das Rückschlagventil 40-1 verwendet.
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Bei
der Serienfertigung einer Mehrzahl von Hochdruckpumpen der dargestellten
Art wird eine Vielzahl von identischen Rückschlagventilen gefertigt und
zunächst
hinsichtlich ihrer gemessenen Öffnungsdrücke in mindestens
zwei "Öffnungsklassen" sortiert.
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Der
Einbau der Rückschlagventile
erfolgt sodann unter Berücksichtigung
des unterschiedlichen Öffnungsverhaltens
der Ventile. Die Unterschiede der nominalen Öffnungsdrücke verschiedener Öffnungsklassen
liegen bevorzugt in derselben Größen ordnung
wie die aufgrund der Pumpenkonstruktion zu erwartenden Druckunterschiede.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
beträgt
der Unterschied von Öffnungsklasse
zu Öffnungsklasse
z. B. etwa 0,1 bar (bei einem vorbestimmten Nenn-Öffnungsdruck
von etwa 1 bar).
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Die
bei dem Ausführungsbeispiel
dargestellte Einbaulage (vgl. Vertikalrichtung V), bei welcher eine
von drei Pumpeinheiten höher
als die beiden anderen, auf gleicher Höhe befindlichen Pumpeinheiten angeordnet
ist, ist selbstverständlich
beispielhaft zu verstehen und könnte
auch anders vorgesehen sein. Ferner ist die dargestellte Anzahl
von Pumpeinheiten (hier: drei) lediglich beispielhaft zu verstehen.
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Für die angestrebte
Kompensationswirkung wesentlich ist ganz allgemein, dass bei einer
Pumpe das Rückschlagventil
mit dem kleinsten Öffnungsdruck
im Pumpengehäuse
am höchsten
angeordnet ist und/oder das Rückschlagventil
mit dem größten Öffnungsdruck
im Pumpengehäuse
am tiefsten angeordnet ist.
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Im
Ergebnis kann damit in allen Betriebszuständen des Einspritzsystems eine
besonders gleichmäßige Nutzung
der mehreren Pumpeinheiten erfolgen. Insbesondere kann bei extremer
Saugdrosselung der Hochdruckpumpe ein Wegbleiben eines oder mehrerer
Pumpeinheiten vermieden werden. So kann auch bei kleinsten Fördergraden
gewährleistet werden,
dass alle Pumpeinheiten ausreichend mit Kraftstoff versorgt werden
und zur Gesamtförderrate beitragen.