DE102010002291A1

DE102010002291A1 - Hochdruckpumpe und Hochdruckspeicher

Info

Publication number: DE102010002291A1
Application number: DE201010002291
Authority: DE
Inventors: Friedrich 70499 Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2011-08-25
Also published as: WO2011104052A2; WO2011104052A3

Abstract

Hochdruckpumpe für das Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einem Pumpengehäuse 1, in dem zumindest ein Pumpenkolben 5 in einem Pumpenzylinder 6 von einer Welle zur Förderung von Kraftstoff bewegbar ist, wobei der geförderte Kraftstoff einem Hochdruckspeicher zugeführt wird, und wobei der Hochdruckspeicher mit zumindest einem Injektor verschaltet ist. Erfindungsgemäß wird eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine derart weitergebildet, dass ein kompakter Anbau an der Brennkraftmaschine möglich ist. Dies wird dadurch erreicht, dass die Hochdruckpumpe und der Hochdruckspeicher eine Baueinheit bilden.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für das Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einem Pumpengehäuse, in dem zumindest ein Pumpenkolben in einem Pumpenzylinder von einer Welle zur Förderung von Kraftstoff bewegbar ist, wobei der geförderte Kraftstoff einem Hochdruckspeicher zugeführt wird, und wobei der Hochdruckspeicher mit zumindest einem Injektor verschaltet ist.
Stand der Technik
Eine derartige Hochdruckpumpe ist aus der DE 10 2008 000 729 A1 bekannt. Dabei sind die Hochdruckpumpe und ein Hochdruckspeicher als separate Bauteile ausgebildet, die über mehrere eigenständige Verbindungsleitungen miteinander verbunden sind. Dabei ist die Hochdruckpumpe gewöhnlich an der Brennkraftmaschine so angeordnet, dass einerseits eine räumliche Nähe zu dem Hochdruckspeicher gegeben ist, andererseits ein problemloser Antrieb der Welle insbesondere von der Kurbelwelle oder der Nockenwelle der Brennkraftmaschine möglich ist. Der Hochdruckspeicher ist gewöhnlich zylinderkopfnah entlang diesem der Brennkraftmaschine angeordnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine derart weiterzubilden, dass ein kompakter Anbau an der Brennkraftmaschine möglich ist.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Hochdruckpumpe und der Hochdruckspeicher eine Baueinheit bilden. Dadurch ist zunächst einmal der Vorteil geschaffen, dass keine separaten Befestigungen für die Hochdruckpumpe und den Hochdruckspeicher an der entsprechenden Brennkraftmaschine nötig sind. Weiterhin wird durch eine solche Baueinheit eine oder mehrere Verbindungsleitung(en) zwischen der Hochdruckpumpe und dem Hochdruckspeicher eingespart, was zu einer Verringerung der Bauteile und möglichen Leckagegefahrenstellen führt. Schließlich ist durch eine solche Baueinheit der Platzbedarf an der Brennkraftmaschine verringert, was beispielsweise bezüglich der Anbauproblematik der Brennkraftmaschine in Fahrzeuge oder Arbeitsmaschinen vorteilhaft ist. Weiterhin ist durch eine solche Baueinheit eine Gewichtsreduzierung darstellbar. Die erfindungsgemäße Baueinheit eignet sich insbesondere zum Anbau an kleine Brennkraftmaschinen beispielsweise mit zwei Zylindern oder Hybridsysteme. Es ist aber auch denkbar, mehrere Baueinheiten an mehrzylindige, beispielsweise vier- oder sechszylindrige, Brennkraftmaschinen anzubauen.
In Weiterbildung der Erfindung ist zumindest ein Teilvolumen des Hochdruckspeichers von einem in das Pumpengehäuse integrierten Druckspeicher gebildet ist. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass der Druckspeicher im Wesentlichen vollständig den Hochdruckspeicher bildet.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist das Pumpengehäuse zumindest einen Zylinderkopf auf, in dem ein mit dem Pumpenkolben und dem Pumpenzylinder zusammenwirkender Pumpenarbeitsraum eingelassen ist. Dabei weist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung das Pumpengehäuse zwei gegenüberliegende Zylinderköpfe auf, wobei der Druckspeicher sich zwischen den Zylinderköpfen erstreckend in dem Pumpengehäuse angeordnet ist. Dies ermöglicht eine platzsparende und einfache Anordnung des Druckspeichers.
In weiterer Ausgestaltung ist es aber auch vorgesehen, ein Teilvolumen des Hochdruckspeichers zusätzlich zu dem Druckspeicher durch eine in zumindest einem Zylinderkopf eingelassene Hochdruckförderleitung zu bilden.
Ergänzend kann ein Teilvolumen des Hochdruckspeichers durch ein Rückschlagventil gebildet sein. Wiederum ergänzend kann ein Teilvolumen des Hochdruckspeichers durch ein Extravolumen gebildet sein. Hier ist eine Auswahl bzw. Kombination entsprechend der sich individuell ergebenden Gegebenheiten möglich. Diese Komponenten sind vorteilhaft in dem Pumpengehäuse angeordnet.
In Weiterbildung der Erfindung weist der Druckspeicher einen oder zwei Injektoranschlüsse auf. Insbesondere bei einzylindrigen oder zweizylindrigen Brennkraftmaschinen ist – wie ausgeführt – der Erfindungsgegenstand bevorzugt anwendbar. Es ist aber auch denkbar, mehr als zwei Injektoranschlüsse an den Druckspeicher vorzusehen oder aber beispielsweise bei einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine zwei erfindungsgemäße Baueinheiten mit jeweils zwei Injektoranschlüssen an der Brennkraftmaschine zu verbauen. Dadurch ist ein Baukastensystem gebildet, das gegenüber herkömmlichen Lösungen Vorteile aufweisen kann.
In weiterer Ausgestaltung weist der Druckspeicher, gegebenenfalls ergänzt durch ein mit dem Druckspeicher verschaltetes Extravolumen, ein Volumen von 3 bis 10 mm³ auf. Ein solches Volumen ist insbesondere zum Anbau an kleinere zweizylindrige Brennkraftmaschinengeeignet.
Dabei wirkt wiederum in vorteilhafter Weiterbildung die als Exzenterwelle ausgebildete Welle mit einem Betätigungskörper zusammen, der mit zwei axial gegenüberliegenden Pumpenkolben wirkverbunden ist. Dies stellt eine kompakt bauende Baueinheit dar, wobei wiederum in weiterer Ausgestaltung auf der einen Seite dieser Baueinheit ein Kraftstoffzulaufsystem und der gegenüberliegenden Seite ein Hochdrucksystem platziert ist. Das Hochdrucksystem beinhaltet den Druckspeicher mit den Injektoranschlüssen und zwei Rückschlagventile sowie gegebenenfalls das Extravolumen. Das Zulaufsystem beinhaltet die Zulaufleitungen mit den entsprechenden Saugventilen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in der Figur dargestelltes Ausführungsbeispiel näher beschrieben ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Hockdruckpumpe mit integrierten Hochdruckspeicher und weiteren zugehörigen Funktionsteilen.
Ausführungsform der Erfindung
Die erfindungsgemäße Hockdruckpumpe mit integrierten Hochdruckspeicher und weiteren zugehörigen Funktionsteilen ist wesentlicher Bestandteil eines Common-Rail-Einspritzsystems für insbesondere eine selbstzündende mit Dieselkraftstoff betriebene Brennkraftmaschine. Dieses Common-Rail-Einspritzsystem ist für einen Kraftstoffdruck bis 3.00 bar ausgelegt.
Die Hochdruckpumpe weist ein aus Stahl oder Grauguss gefertigtes ein- oder mehrteiliges Pumpengehäuse 1 auf, an dem auf gegenüberliegenden Seiten jeweils ein ebenfalls aus Stahl oder Grauguss gefertigter Zylinderkopf 2 montiert ist. Die Hochdruckpumpe ist an einer geeigneten Stelle einer Brennkraftmaschine angebaut, kann aber auch zumindest teilweise in vorhandene Bauteile der Brennkraftmaschine wie beispielsweise deren Zylinderkopf integriert sein.
In dem Pumpengehäuse 1 ist eine Exzenterwelle 3 gelagert, die beispielsweise in geeigneter Form von einer Welle, beispielsweise der Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Die Exzenterwelle 3 wirkt mit einem Betätigungskörper 4 zusammen, der wiederum in geeigneter Weise in dem Pumpengehäuse 1 geführt ist. Der Betätigungskörper 4 ist mit zwei gegenüberliegenden Pumpenkolben 5 wirkverbunden. Bei einer Drehbewegung der Exzenterwelle 3 wird diese Drehbewegung von dem Betätigungskörper 4 in eine auf die Pumpenkolben 5 übertragene Axialbewegung umgewandelt. Dabei sind die Axialbewegungen der beiden Pumpenkolben 5 jeweils bezogen auf einen zugehörigen Pumpenzylinder 6, in dem die Pumpenkolben 5 geführt sind, entgegen gerichtet. Weiterhin werden die Pumpenkolben 5 jeweils von einer Pumpenfeder 7 gegen den Betätigungskörper 4 gedrückt. Dabei stützt sich die Pumpenfeder 7 an jeweils einem Zylinderkopf 2 und einer mit einem Pumpenkolbenfuss 8 des Pumpenkolbens 5 zusammenwirkenden Druckscheibe 9 ab. Der Pumpenkolbenfuss 8 steht seinerseits mit dem Betätigungskörper 4 in einer direkten Wirkverbindung. Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch möglich, andere Übertragungssysteme zu realisieren. So kann der Pumpenkolbenfuss als ein eine Rolle tragender Rollenschuh ausgebildet seien, wobei dann die Rolle direkt oder indirekt auf dem Exzenter der Exzenterwelle abrollt.
Der zu fördernde Kraftstoff wird der Hochdruckpumpe über ein auf der linken Seite der Hochdruckpumpe angeordnetes Kraftstoffzulaufsystem 10 zugeführt und von den Pumpenkolben 5 in ein auf der rechten Seite liegendes Kraftstoffhochdrucksystem 11 gefördert.
Das Kraftstoffzulaufsystem 10 umfasst Zulaufleitungen 12a, die in das Gehäuse 1 eingelassen sind. Die Zulaufleitung 12b wirkt mit in die gegenüberliegenden Zylinderköpfe 2 eingelassenen Saugventilen 13 zusammen, über die der normalerweise aus einem Tank über eine Vordruckpumpe zugeführte Kraftstoff zu in beiden Zylinderköpfen 2 eingelassene Hochdruckfördersystemen 14 gelangt. Jedes Hochdruckfördersystem 14 umfasst einen mit dem Pumpenkolben 5 zusammenwirkenden Pumpenarbeitsraum 20 und eine damit zusammenwirkende Hochdruckförderleitung 21, die das Saugventil 13 mit einem auf der Seite des Kraftstoffhochdrucksystems 11 angeordneten Rückschlagventil 15 verbindet. Die beiden Hochdruckförderleitungen 21 sind von der Seite des Kraftstoffhochdrucksystems 11 in die beiden Zylinderköpfe 7 eingearbeitet und die beiden Eintrittsöffnungen mit Stopfen 22 verschlossen. Die beiden Rückschlagventile 15 sind direkt mit einem einen Teil des Kraftstoffhochdrucksystems 11 bildenden und einen Durchmesser d₁ aufweisenden Druckspeicher 16, der wiederum in das Pumpengehäuse 1 eingelassen ist und die beiden Hochdruckfördersysteme 14 verbindet, verschaltet. Von dem Druckspeicher 16 zweigen zwei Injektoranschlüsse 17 ab, die jeweils einen Durchmesser d₂ aufweisen. Weiterhin weist der Druckspeicher 16 einen Anschluss für einen Raildrucksensor 18 auf. Zusätzlich kann der Druckspeicher 16 mit einem in geeigneter Stelle innerhalb oder außerhalb des Gehäuses 1 angeordneten Extravolumen 19 in Form einer Leitung mit dem Durchmesser d₃ verschaltet sein.
Das nutzbare gesamte Railvolumen des Kraftstoffhochdrucksystems 11 setzt sich zusammen aus dem Volumen eines Hochdruckspeichers, der aus den Einzelvolumen der beiden Hochdruckförderleitungen 21, der beiden Rückschlagventile 15, des Druckspeichers 16, den Injektoranschlüssen 17 und gegebenenfalls des Extravolumens 19 zusammensetzt. Dabei ist der Durchmesser d₁ des Druckspeichers 16 größer als der Durchmesser d₂ der Injektoranschlüsse 17 oder des Durchmessers d₃ des Extravolumens 19. Dies drückt aus, dass in dem Gehäuse 1 beziehungsweise den Zylinderköpfen 2 ein das Railvolumen bildendes Gesamtvolumen bestehend aus den einzelnen Komponenten des Hochdruckspeichers untergebracht ist. Dabei soll das Volumen des Druckspeichers 16 gegebenenfalls ergänzt durch das Volumen des Extravolumens 19 zwischen 3 und 10 mm³ betragen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008000729 A1 [0002]

Claims

Hochdruckpumpe für das Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einem Pumpengehäuse (1), in dem zumindest ein Pumpenkolben (5) in einem Pumpenzylinder (6) von einer Welle zur Förderung von Kraftstoff bewegbar ist, wobei der geförderte Kraftstoff einem Hochdruckspeicher zugeführt wird, und wobei der Hochdruckspeicher mit zumindest einem Injektor verschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, die Hochdruckpumpe und der Hochdruckspeicher eine Baueinheit bilden.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilvolumen des Hochdruckspeichers von einem in das Pumpengehäuse (1) integrierten Druckspeicher (16) gebildet ist.
Hochdruckpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (1) zumindest einen Zylinderkopf (2) aufweist, in dem ein mit dem Pumpenkolben (5) und dem Pumpenzylinder (6) zusammenwirkender Pumpenarbeitsraum (20) eingelassen ist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (1) zwei gegenüberliegende Zylinderköpfe (2) aufweist und dass der Druckspeicher (16) im Pumpengehäuse (1) sich erstreckend zwischen den Zylinderköpfen (2) angeordnet ist.
Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilvolumen des Hochdruckspeichers durch eine in zumindest einem Zylinderkopf (2) eingelassene Hochdruckförderleitung (21) gebildet ist.
Hochdruckpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilvolumen des Hochdruckspeichers durch ein Rückschlagventil (15) gebildet ist.
Hochdruckpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilvolumen des Hochdruckspeichers durch ein Extravolumen (19) gebildet ist.
Hochdruckpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (16) zumindest zwei Injektoranschlüsse (17) aufweist.
Hochdruckpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckspeicher ein Volumen von 3–10 mm³ aufweist.
Hochdruckpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle eine Exzenterwelle (3) ist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterwelle (3) mit einem Betätigungskörper (4) zusammenwirkt, der mit zwei axial gegenüberliegenden Pumpenkolben (5) wirkverbunden ist.
Hochdruckpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Seite des Pumpengehäuses (1) bezogen auf die von der Welle und den zumindest einen Pumpenkolben (5) definierte Ebene ein Kraftstoffzulaufsystem (10) und auf der gegenüberliegenden Seite ein Kraftstoffhochdrucksystem (11) angeordnet ist.