DE102011007781A1

DE102011007781A1 - Steckpumpe

Info

Publication number: DE102011007781A1
Application number: DE201110007781
Authority: DE
Inventors: Dr. Voigt Peter
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2012-10-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steckpumpe mit einem Zylinderkopf mit einem Hohlraum, in dem ein beweglicher Kolben dichtend aufgenommen ist, wobei ein Ende des Kolbens einen Pumpenraum begrenzt, wobei das andere Ende des Kolbens zur Betätigung durch eine Antriebswelle vorgesehen ist, wobei ein Einlassventil im Zylinderkopf vorgesehen ist, das den Pumpenraum mit einem Zulauf verbindet, und wobei ein Auslassventil im Zylinderkopf vorgesehen ist, das den Pumpenraum mit einem Hochdruckauslass verbindet, wobei das Einlassventil als steuerbares Ventil ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steckpumpe gemäß Patentanspruch 1.
Im Stand der Technik sind verschiedene Ausfuhrungsformen von Steckpumpen bekannt, wie beispielsweise in DE 10 2008 059 117 A1 beschrieben.
Bei der bekannten Steckpumpe ist als Ersatz für ein Volumenstromregelventil eine steuerbare Vorförderpumpe vorgesehen. Mithilfe der stufenlos elektrisch regelbaren Vorförderpumpe wird das von der Steckpumpe geförderte Volumen eingestellt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine einfach aufgebaute Steckpumpe bereitzustellen, deren Fördervolumen prazise gesteuert werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Steckpumpe gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Steckpumpe besteht darin, dass keine regelbare Vorforderpumpe oder kein regelbares Volumenstromregelventil erforderlich ist. Dies wird dadurch erreicht, dass das Einlassventil der Steckpumpe in Form eines steuerbaren Ventils ausgebildet ist. Somit übernimmt das Einlassventil sowohl die Funktion eines normalen Einlassventils als auch die Funktion einer Volumenregelung. Dadurch ist ein einfacher Aufbau der Steckpumpe möglich. Durch die Doppelfunktion werden sowohl Kosten als auch Gewicht eingespart. Zudem kann die Volumenregelung genauer erfolgen.
In einer Weiterbildung der Steckpumpe ist das Einlassventil als digitales Ventil mit einer steuerbaren Offen- oder Schließposition ausgebildet. Dadurch ist das Ventil einfach aufgebaut und kostengünstig. Für die benötigte Volumenstromregelung reicht ein digital ansteuerbares Ventil aus.
In einer weiteren Ausfuhrungsform ist eine Ringdichtung zwischen dem Kolben und dem Zylinderkopf vorgesehen, um den Pumpenraum gegenüber einem Antriebsraum abzudichten. Auf diese Weise wird eine Leckage von Kraftstoff in den mit Öl befüllten Antriebsraum vermieden. Gleichzeitig wird ein Eintrag von Motoröl in den Pumpenraum und damit in das Kraftstoffsystem vermieden.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Dichtungskörper vorgesehen, der in eine verbreiterte Ausnehmung des Hohlraumes des Zylinderkopfes angeordnet ist. Zwischen dem Zylinderkopf und dem Dichtungskörper ist ein Leckageraum ausgebildet, der uber einen Kanal mit dem Kraftstoffzulauf des Einlassventils oder einem Rücklauf zum Tank verbunden ist. Im Leckageraum sammelt sich Kraftstoff, der vom Pumpenraum entweicht. Der Kraftstoff wird uber den Kanal zurück in das Kraftstoffsystem geführt.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Kolben durch eine Ringdichtung, insbesondere durch eine doppelt dichtende Axialdichtung im Dichtungskörper gegenuber dem Antriebsraum abgedichtet. Auf diese Weise wird eine zuverlässige Abdichtung der Leckage gegenuber dem Antriebsraum ermoglicht. Zudem wird zuverlassig ein Eintrag von Öl aus dem Antriebsraum in den Kraftstoffkreislauf vermieden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Steckpumpe mit einem Verteilergehäuse verbunden. Das Verteilergehäuse weist mehrere Bohrungen auf, die miteinander in Verbindung stehen. An den Bohrungen sind Anschlüsse für Leitungen für Einspritzventile vorgesehen. Mithilfe des einfach aufgebauten Verteilergehäuses kann der von der Steckpumpe geförderte Kraftstoff auf eine Vielzahl von Einspritzventilen verteilt werden. Da es nicht erforderlich ist, einen Hochdruckspeicher vorzusehen, kann mithilfe von kostengünstigen Leitungen und einem kostengünstigen Verteilergehäuse eine Versorgung der Einspritzventile ermöglicht werden. Das Verteilergehause kann beispielsweise aus einem kostengunstigen Druckgussteil hergestellt sein. Damit ist die Verwendung einer Verteilerleiste aus einem teuren Schmiedeteil nicht erforderlich.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Drucksensor am Verteilergehäuse angeschlossen und steht mit den Bohrungen in Verbindung. Die Anordnung des Drucksensors am Verteilergehäuse vereinfacht die Ausbildung der Steckpumpe und verkleinert das Zylindergehäuse der Steckpumpe.
In einer weiteren Ausführungsform weisen die Bohrungen vorzugsweise den gleichen Durchmesser auf. Zudem sind die Bohrungen fur die Anschlüsse der Einspritzventile in einer Ebene angeordnet und die Bohrungen münden in einem zentralen Bereich zusammen. Mithilfe dieser Anordnung wird ein einfacher Aufbau des Verteilergehäuses ermöglicht, wobei zudem hohe Drücke im Verteilergehause gehalten werden konnen.
In einer weiteren Ausfuhrungsform ist ein Teil des Zylinderkopfes als ein Teil des Gehauses des Einlassventiles ausgebildet. Dadurch wird ein einfacher und kostengünstiger Aufbau der Steckpumpe erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Einlassventil als Magnetventil ausgebildet, das im unbestromten Zustand geschlossen ist. Auf diese Weise kann auch bei einem Ausfall der Stromversorgung des Magnetventils eine Notfunktion mithilfe der Steckpumpe zur Versorgung der Einspritzventile mit Kraftstoff bereitgestellt werden.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der Erläuterung eines Ausfuhrungsbeispiels anhand der Figuren.
1 zeigt einen Querschnitt durch ein System aus einer Steckpumpe mit Verteiler.
2 zeigt eine perspektivische Darstellung der 1.
1 zeigt eine Steckpumpe 1, die einen Zylinderkopf 2 mit einem zylindrischen Hohlraum 4 aufweist. Im Hohlraum 4 ist ein Kolben 5, der ebenfalls zylinderförmig ausgebildet ist, dichtend geführt. Der Kolben 5 begrenzt mit einem oberen Ende einen Pumpenraum 6. Der Pumpenraum 6 steht über ein Einlassventil 3 mit einem Zulauf 7 in Verbindung, an den eine Kraftstoffleitung 8 angeschlossen ist. Weiterhin ist ein Auslassventil 9 vorgesehen, über das der Pumpenraum 6 mit einem Auslass 10 verbunden ist. Das Auslassventil 9 ist als federvorgespanntes Rückschlagventil ausgebildet.
Das Einlassventil 3 ist als regelbares Ventil, vorzugsweise als digital regelbares Ventil ausgebildet. Mit dem Begriff digitales Ventil wird ein Ventil bezeichnet, das durch die Ansteuerung eine Schließ- oder eine Offenposition einnehmen kann. In dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel ist das Einlassventil 3 in Form eines Magnetventils ausgebildet. Das Einlassventil 3 weist ein Schließglied 11 auf, das teilweise im Pumpenraum 6 angeordnet ist und mit einer Dichtflache einem Dichtsitz 12 des Pumpenraumes 6 zugewandt ist. Der Dichtsitz 12 ist in Form einer Ringfläche um eine Zulauföffnung 13 des Pumpenraums 6 angeordnet.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein oberer Abschnitt des Zylinderkopfes 2 als Teil eines Gehauses des Einlassventils 3 ausgebildet. Führungselemente 14 des Einlassventils 3 zur Fuhrung des Schließgliedes 11 sind auf dem Zylinderkopf 2 montiert. Der Zylinderkopf 2 weist auf einer oberen Außenseite eine Ausnehmung zur Aufnahme von Teilen des Einlassventils 3 auf. Weiterhin ist eine Kappe 15 mit der Magnetspule 16 auf den Zylinderkopf 2 aufgesteckt. Abhangig von der Bestromung der Magnetspule 16 dichtet das Schließglied 11 durch Anlage am Dichtsitz 12 den Pumpenraum 6 gegenuber dem Zulauf 7 ab oder offnet eine Verbindung zum Zulauf 7. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das Einlassventil 3 in der Weise ausgebildet sein, dass bei einem unbestromten Zustand der Magnetspule 16 das Schließglied 11 am Dichtsitz 12 anliegt. Dies kann beispielsweise durch eine Federvorspannung erreicht werden.
Das Schließglied 11 ist durch eine obere Öffnung 17 des Zylinderkopfes 2 aus dem Zylinderkopf 2 heraus bis in den Bereich der Magnetspule 16 geführt. Die Offnung 17 ist über entsprechende Dichtmittel abgedichtet. Der Zylinderkopf 2 weist in einem unteren Bereich 18 eine zylinderförmige Außenkontur auf, wobei an der Außenseite ein O-Ring 19 zur Abdichtung gegenüber einem nicht dargestellten Antriebsgehause vorgesehen ist.
Der Hohlraum 4 des Zylinderkopfes 2 verbreitert sich nach unten hin im Querschnitt zu einer verbreiterten zylinderförmigen Ausnehmung 20. In der Ausnehmung 20 ist ein Dichtkörper 21 angeordnet. Der Dichtkörper 21 weist die Form einer Ringplatte mit einer Hülse auf. Im Außenumfang ist der Dichtkörper 21 über einen zweiten O-Ring 22 gegenüber einer Innenwand der Ausnehmung 20 abgedichtet. Der Kolben 5 ist durch eine mittige Öffnung 23 des Dichtkorpers 21 bis zu Antriebselementen 24 gefuhrt. Die Antriebselemente 24 sind beispielsweise in Form einer Gleitrolle und einer Nockenwelle ausgebildet. Anstelle der Nockenwelle kann auch ein Exzenter vorgesehen sein. Zwischen dem Kolben 5 und dem Dichtkörper 21 ist eine weitere Dichtung 25 vorgesehen. Die weitere Dichtung 25 ist beispielsweise als doppelt dichtende axiale Wellendichtung ausgebildet. Damit wird eine sichere Abdichtung des Leckageraumes 27 gegenüber einem Antriebsraum erreicht, indem im montierten Zustand die Antriebselemente 24 der Steckpumpe 1 angeordnet sind.
Zwischen den Antriebselementen 24 und dem Dichtkörper 21 ist eine Feder 37 angeordnet. Weiterhin kann der Kolben 5 auf seinem Außenumfang ringförmige Entlastungsnuten 38 aufweisen.
Zwischen dem Dichtkorper 21 und dem Zylinderkopf 2 ist ein Leckageraum 26 ausgebildet. Der Leckageraum 26 steht über einen Kanal 27 mit dem Zulauf 7 in Verbindung. Der Zulauf 7 ist im Zylinderkopf angeordnet. Auf diese Weise kann Kraftstoff, der uber den Dichtspalt zwischen dem Kolben 5 und dem Zylinderkopf 2 aus dem Pumpenraum 6 entweicht, wieder zurück zum Zulauf 7 geführt werden.
Die Kraftstoffleitung 8 steht beispielsweise mit einer Vorforderpumpe, insbesondere einer nicht regelbaren Vorförderpumpe in Verbindung. Am Auslass 10 ist eine Kraftstoffleitung 28 angeschlossen. Die Kraftstoffleitung 28 ist zudem an einen Verteiler 29 angeschlossen. Der Verteiler weist ein Gehäuse auf, in dem wenigstens eine oder mehrere Bohrungen 30 angeordnet sind. Die Bohrungen 30 dienen zum Anschluss weiterer Kraftstoffleitungen, die wiederum mit Einspritzventilen verbunden sind. Das Verteilergehäuse 29 ist somit wenigstens mit einer Kraftstoffleitung 28 mit einer Steckpumpe 1 verbunden. Zudem ist das Verteilergehause 29 wenigstens über eine weitere Kraftstoffleitung mit wenigstens einem Einspritzventil verbunden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine zentrale Bohrung 30 sichtbar, die durch das Verteilergehäuse 29 geführt ist. An beiden Enden der Bohrung 30 ist ein Anschluss 31 bzw. ein weiterer Anschluss 32 vorgesehen. Über den Anschluss 31 ist die Kraftstoffleitung 28 angeschlossen. Über den weiteren Anschluss 32 kann eine weitere Kraftstoffleitung an das Verteilergehäuse 29 angeschlossen werden, die wiederum zu einem Einspritzventil gefuhrt ist.
Abhängig von der Anzahl der Bohrungen können eine beliebige Anzahl von weiteren Kraftstoffleitungen am Verteilergehäuse 29 angeschlossen werden. Die Bohrungen können dabei in einer Ebene angeordnet sein und vorzugsweise den gleichen Durchmesser aufweisen. Zudem können die Bohrungen in einem zentralen Bereich 33 zusammenmunden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann ein Drucksensor 34 am Verteilergehäuse 29 angeordnet sein und mit der Bohrung 30 in Verbindung stehen. Dazu kann eine zusatzliche, breitere Bohrung 35 vorgesehen sein. Abhängig von der gewahlten Ausführungsform kann der Drucksensor 34 auch an der Steckpumpe 1 angeordnet sein und mit dem Anschluss 10 nach dem Auslassventil 9 verbunden sein.
Das Verteilergehause 29 kann beispielsweise aus einem kostengunstigen Druckgussmaterial hergestellt sein. Aufgrund der Bohrungen 30, die einen kleinen Durchmesser aufweisen, kann trotz des gunstigen Materials ein hoher Kraftstoffdruck über das Verteilergehäuse 29 verteilt werden.
2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung die Steckpumpe 1, die uber eine Kraftstoffleitung 28 mit dem Verteilergehäuse 29 verbunden ist. Die Kraftstoffleitung 28 ist über den Anschluss 31 an das Verteilergehäuse 29 angeschlossen. Das Verteilergehäuse 29 weist drei weitere Anschlüsse 32 auf, die zum Anschluss weiterer Kraftstoffleitungen zur Versorgung von Einspritzventilen dienen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Verteilergehause 29 zwei gekreuzt angeordnete Bohrungen auf. Die zwei Bohrungen sind in einer Ebene angeordnet und kreuzen sich in der Mittenachse 36 des Verteilergehäuses 29. Abhangig von der gewählten Ausführungsform können auch mehr als drei weitere Anschlüsse 32 durch die Anordnung mehrerer Bohrungen 30 vorgesehen sein. Zudem können die Bohrungen 30 auch in verschiedenen Ebenen liegen.
Durch die Anordnung des regelbaren Einlassventiles kann eine geringe Vorfördermenge verdichtet werden. Weiterhin ist ein geringer Vorförderdruck des Kraftstoffes im Zulauf 7 für eine Funktionsfähigkeit der Steckpumpe ausreichend. Der Vorforderdruck im Zulauf 7 kann beispielsweise im Bereich von 0,1 bis 3 bar liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008059117 A1 [0002]

Claims

Steckpumpe (1) mit einem Zylinderkopf (2) mit einem Hohlraum (4), in dem ein beweglicher Kolben (5) dichtend aufgenommen ist, wobei ein Ende des Kolbens (5) einen Pumpenraum (6) begrenzt, wobei das andere Ende des Kolbens (5) zur Betätigung durch eine Antriebswelle vorgesehen ist, wobei ein Einlassventil (3) im Zylinderkopf (2) vorgesehen ist, das den Pumpenraum (6) mit einem Zulauf (7) verbindet, wobei ein Auslassventil (9) im Zylinderkopf (2) vorgesehen ist, das den Pumpenraum (6) mit einem Auslass (9) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (3) als steuerbares Ventil ausgebildet ist.
Steckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (3) als digital steuerbares Ventil mit einer steuerbaren Offen- oder Schließposition ausgebildet ist.
Steckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtung (25) zwischen dem Kolben (5) und dem Zylinderkopf (2) vorgesehen ist, um den Pumpenraum (6) gegen einen Antriebsraum abzudichten.
Steckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kanal (27) im Zylinderkopf (2) vorgesehen ist, der einen Leckageraum (26) des Zylinderkopfs (2) mit dem Zulauf (7) zum Einlassventil (3) verbindet.
Steckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem unteren Bereich (18) der Hohlraum (4) des Zylinderkopfes (2) eine verbreiterte Ausnehmung (20) aufweist, dass in der Ausnehmung (20) ein Dichtungskörper (21) angeordnet ist, wobei der Kolben (5) durch eine Öffnung (23) des Dichtungskörpers (21) dichtend geführt ist, wobei zwischen dem Zylinderkopf (2) und dem Dichtungskörper (21) ein Leckageraum (26) ausgebildet ist, der über einen Kanal (27) mit dem Kraftstoffzulauf (7) des Einlassventils (3) oder einem Rücklauf zum Tank verbunden ist.
Steckpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) durch eine Ringdichtung (25), insbesondere durch eine doppelt dichtende Axialdichtung im Dichtungskörper (21) gegenüber dem Antriebsraum abgedichtet ist.
Steckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (10) über eine Leitung (28) mit einem Anschluss eines Verteilergehäuses (29) verbunden ist, dass das Verteilergehäuse (29) mehrere Bohrungen (30) aufweist, die miteinander verbunden sind, und dass die Bohrungen (30) weitere Anschlüsse für weitere Leitungen zur Versorgung von Einspritzventilen aufweisen.
Steckpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor (34) am Verteilergehäuse (29) angeschlossen ist.
Steckpumpe nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (30) den gleichen Durchmesser aufweisen, dass die Bohrungen (30) in einer Ebene liegen und in einem zentralen Bereich (33) zusammen münden.
Steckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil als Magnetventil ausgebildet ist, das im unbestromten Zustand geschlossen ist.