DE102013210036A1

DE102013210036A1 - Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE102013210036A1
Application number: DE102013210036.1A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking; Marco Lamm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2014-12-04
Also published as: CN105247200A; EP3004622B1; US20160108875A1; KR20160011634A; US10100795B2; WO2014191220A1; EP3004622A1; CN105247200B; KR102165469B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, umfassend ein Gehäuseteil (1) mit einer Bohrung (2), in welcher ein Pumpenkolben (3) hubbeweglich aufgenommen ist, der über eine Stößelbaugruppe (4) an einem Nocken (5) oder Exzenter abgestützt ist und in axialer Richtung einen Pumpenarbeitsraum (6) begrenzt, der über ein in die Hochdruckpumpe integriertes Saugventil (7) mit Kraftstoff befüllbar ist. Erfindungsgemäß ist im Gehäuseteil (1) eine Zulaufbohrung (8) zur Versorgung des Saugventils (7) mit Kraftstoff ausgebildet, die an eine einen Pumpeninnenraum (9) und einen Stößelraum (10) verbindende Bohrung (11) eines weiteren Gehäuseteils (12) angeschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Eine Hochdruckpumpe der vorstehend genannten Art geht beispielhaft aus der Offenlegungsschrift DE 10 2010 027 745 A1 hervor. Sie umfasst einen Zylinderkopf und eine Pumpenbaugruppe. Der Zylinderkopf weist eine Zylinderbohrung auf, in der ein Pumpenkolben der Pumpenbaugruppe geführt ist. Der Pumpenkolben begrenzt dabei in der Zylinderbohrung einen Pumpenarbeitsraum. Darüber hinaus umfasst die Hochdruckpumpe ein in den Zylinderkopf integriertes Einlassventil, über welches Brennstoff in den Pumpenarbeitsraum führbar ist. Das Einlassventil ist ansteuerbar und mag auf diese Weise eine vorgeschaltete Zumesseinheit zu ersetzen. Über das Einlassventil kann eine Vollbefüllung als auch eine Teilbefüllung des Pumpenarbeitsraumes durch geeignete Ansteuerung des Einlassventils erreicht werden. Der Entfall einer Zumesseinheit führt zu einer deutlichen Kostenreduzierung bei der Herstellung der Hochdruckpumpe.
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Hochdruckpumpe der eingangs genannten Art anzugeben, welche einfach und kostengünstig herstellbar ist und zudem einen geringen Energiebedarf besitzt.
Zur Lösung der Aufgabe wird die Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Offenbarung der Erfindung
Die für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, vorgeschlagene Hochdruckpumpe umfasst ein Gehäuseteil mit einer Bohrung, in welcher ein Pumpenkolben hubbeweglich aufgenommen ist, der über eine Stößelbaugruppe an einem Nocken oder Exzenter abgestützt ist und in axialer Richtung einen Pumpenarbeitsraum begrenzt, der über ein die Hochdruckpumpe integriertes Saugventil mit Kraftstoff befüllbar ist. Erfindungsgemäß ist im Gehäuseteil eine Zulaufbohrung zur Versorgung des Saugventils mit Kraftstoff ausgebildet, die an eine einen Pumpeninnenraum und einen Stößelraum verbindende Bohrung eines weiteren Gehäuseteils angeschlossen ist. Die Anordnung einer den Pumpeninnenraum mit dem Stößelraum verbindenden Bohrung zum Ausgleich hydraulischer Mengen ist grundsätzlich bekannt. Eine solche Bohrung wird insbesondere bei Einstempelpumpen vorgesehen. Bei der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe dient die Bohrung nicht nur einem Mengenausgleich, sondern ferner der Versorgung des Einlassventils mit Kraftstoff. Hierzu ist eine Zulaufbohrung des ersten Gehäuseteils an die Bohrung im weiteren Gehäuseteil angeschlossen. Die im weiteren Gehäuseteil bereits vorhandene Bohrung macht die Ausbildung einer zusätzlichen Zulaufbohrung, die zur Verbindung des Saugventils mit einem Niederdruckbereich durch das weitere Gehäuseteil der Hochdruckpumpe geführt ist, entbehrlich. Der Vorteil der vorliegenden Erfindung ist daher vorrangig im Wegfall der zusätzlichen Zulaufbohrung des weiteren Gehäuseteils zu sehen. Denn dadurch wird die Herstellung der Hochdruckpumpe vereinfacht und die Herstellungskosten sinken.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuseteil, das eine Bohrung zur hubbeweglichen Aufnahme des Pumpenkolbens besitzt, über eine Flanschfläche an das weitere Gehäuseteil angeflanscht und die Zulaufbohrung zur Versorgung des Saugventils mit Kraftstoff mündet in diese Flanschfläche. Der Mündungsbereich der Zulaufbohrung ist in diesem Fall dem weiteren Gehäuseteil zugewandt, so dass der Anschluss an die im weiteren Gehäuseteil vorhandene Bohrung einfach realisierbar ist.
Vorzugsweise erfolgt der Anschluss der Zulaufbohrung an die dem Pumpeninnenraum und den Stößelraum verbindende Bohrung über eine im weiteren Gehäuseteil ausgebildete Stichbohrung. Der Mündungsbereich der Zulaufbohrung in der Flanschfläche muss demnach nur noch in Überdeckung mit der Stichbohrung gebracht werden, um den Anschluss herzustellen. Die Stichbohrung ist vorzugsweise kurz und/oder gerade geführt und/oder mündet in einer der Flanschfläche des ersten Gehäuseteils gegenüberliegenden Anschlagfläche des weiteren Gehäuseteils. Eine solche Bohrung ist einfach und kostengünstig herstellbar.
Als weiterbildende Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die den Pumpeninnenraum und den Stößelraum verbindende Bohrung stromabwärts des Anschlusses der Zulaufbohrung und/oder der Stichbohrung einen gegenüber der Zulaufbohrung und/oder der Stichbohrung reduzierten freien Strömungsquerschnitt besitzt. Stromabwärts bezieht sich auf die Strömungsrichtung des Kraftstoffs vom Pumpeninnenraum in Richtung des Stößelraums. Die Reduzierung des freien Strömungsquerschnitts stromabwärts des Anschlusses der Zulaufbohrung und/oder Stichbohrung bewirkt einen Druckaufbau stromaufwärts des reduzierten Querschnitts, welcher die Befüllung des Pumpenarbeitsraumes mit Kraftstoff zusätzlich unterstützt. Die Reduzierung des Strömungsquerschnitts kann beispielsweise im Bereich der Mündung der Bohrung in den Stößelraum ausgebildet sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die den Pumpeninnenraum und den Stößelraum verbindende Bohrung henkelförmig ausgebildet. Die Bohrung kann demnach aufgrund ihrer Form auch als Henkelbohrung bezeichnet werden. Sie ist weiterhin vorzugsweise bis dicht an die Anschlagfläche herangeführt, an welcher die Flanschfläche des ersten Gehäuseteils anliegt, und mündet dann über einen vorzugsweise kurzen Bogen in den Stößelraum. Die Stichbohrung erstreckt sich vorzugsweise von der Anschlagfläche bis an den Bogen. Auf diese Weise kann die Stichbohrung kurz gehalten werden.
Vorteilhafterweise ist das Saugventil elektromagnetisch steuerbar und besitzt eine Magnetspule sowie einen mit der Magnetspule zusammenwirkenden Anker.
Die Steuerbarkeit des Saugventils macht eine vorgeschaltete Zumesseinheit entbehrlich, so dass durch den Wegfall der Zumesseinheit die Kosten weiter reduziert werden. Zum Einem sinken die Herstellungskosten, zum Anderen die Betriebskosten, da durch den Wegfall der Zumesseinheit der Energiebedarf gesenkt wird.
Das Saugventil umfasst vorzugsweise einen Ventilkörper, der in die Bohrung des Gehäuseteils, in welcher auch der Pumpenkolben aufgenommen ist, eingesetzt ist. Auf diese Weise wird eine kompaktbauende Anordnung erreicht. Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass der Ventilkörper des Saugventils den Pumpenarbeitsraum in axialer Richtung begrenzt. Das Saugventil öffnet demnach unmittelbar in den Pumpenarbeitsraum, so dass dieser unmittelbar über das Saugventil mit Kraftstoff befüllbar ist.
Des Weiteren bevorzugt besitzt der Ventilkörper eine Axialbohrung, in welcher ein Ventilstößel axial beweglich aufgenommen ist. Bei axialer Einbaulage des Saugventils entspricht somit die Bewegungsrichtung des Ventilstößels der des Pumpenkolbens. Vorzugsweise sind der Ventilstößel und der Pumpenkolben koaxial angeordnet. Auf diese Weise ist eine gleichmäßige und schnelle Befüllung des Pumpenarbeitsraums mit Kraftstoff sichergestellt.
Neben der Axialbohrung weist der Ventilkörper ferner Zulaufbohrungen auf, die im Wesentlichen radial verlaufen und in die Axialbohrung münden. Um die Zulaufbohrungen des Ventilkörpers an die zum Saugventil führende Zulaufbohrung anzuschließen, wird vorgeschlagen, dass der Ventilkörper von einem Ringraum umgeben ist, in welchen die zum Saugventil führende Zulaufbohrung mündet. Über den Ringraum sind sämtliche im Ventilkörper ausgebildete Zulaufbohrungen – unabhängig von der Drehwinkellage des Ventilkörpers – mit Kraftstoff versorgbar.
Zur Reduzierung der Herstellungs- und/oder Betriebskosten einer Hochdruckpumpe können die vorgeschlagenen Maßnahmen jeweils einzeln oder in Kombination umgesetzt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. Diese zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Hochdruckpumpe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die im Längsschnitt dargestellte Hochdruckpumpe umfasst ein Gehäuseteil 12, in dem ein Pumpeninnenraum 9 ausgebildet ist. Der Pumpeninnenraum 9 nimmt vorliegend eine Antriebswelle 21 mit einem Nocken 5 auf, an dem über eine Stößelbaugruppe 4 ein Pumpenkolben 3 abgestützt. Die Stößelbaugruppe 4 umfasst einen hülsenförmigen Stößelkörper 22, in dem ein Rollenschuh 23 zur drehbaren Lagerung einer Rolle 24 aufgenommen ist. Die Stößelbaugruppe 4 ist über einen Federteller 25 mit dem Pumpenkolben 3 verbunden, wobei der Federteller 25 in Richtung des Nockens 5 von der Federkraft einer Feder 26 beaufschlagt wird. Die Federkraft der Feder 26 hält den Federteller 25 und damit den Pumpenkolben 3 in Anlage mit der Stößelbaugruppe 4.
Die dargestellte Hochdruckpumpe ist als Einstempelpumpe ausgebildet und weist zum Mengenausgleich zwischen dem Pumpeninnenraum 9 und einem Stößelraum 10, der innerhalb des hülsenförmigen Stößelkörpers 22 ausgebildet ist, eine henkelförmige Bohrung 11 auf, welche den Pumpeninnenraum 9 mit dem Stößelraum 10 verbindet.
An das Gehäuseteil 12 ist ein weiteres Gehäuseteil 1 angeflanscht, dass nachfolgend als Zylinderkopf 1 bezeichnet wird. Im Zylinderkopf 1 ist eine Bohrung 2 ausgebildet, in welcher der Pumpenkolben 3 hubbeweglich aufgenommen ist. Der Pumpenkolben 3 begrenzt dabei einen Pumpenarbeitsraum 6, der in der Bohrung 2 ausgebildet ist und auf der dem Pumpenkolben 3 abgewandten Seite von einem Ventilkörper 17 eines Saugventils 7 begrenzt wird. Das Saugventil 7 dient der Befüllung des Pumpenarbeitsraums 6 mit Kraftstoff. Zur Versorgung des Saugventils 7 mit Kraftstoff ist im Zylinderkopf 1 eine Zulaufbohrung 8 ausgebildet, welche an einer Flanschfläche 13 des Zylinderkopfes 1 beginnt und an einem Ringraum 20 endet, welcher den Ventilkörper 17 des Saugventils 7 umgibt. Über eine im Gehäuseteil 12 ausgebildete Stichbohrung 14 ist die Zulaufbohrung 8 des Zylinderkopfes 1 mit der Henkelbohrung 11 verbunden, so dass hierüber die Anbindung des Saugventils 7 an einen Niederdruckbereich der Hochdruckpumpe erfolgt. Eine separate Zulaufbohrung zur Anbindung des Saugventils an den Niederdruckbereich kann demnach entfallen. Auf diese Weise ist die dargestellte Hochdruckpumpe einfach und kostengünstig herstellbar.
Darüber hinaus ist das Saugventil 7 der dargestellten Hochdruckpumpe elektromagnetisch steuerbar, so dass ferner eine dem Saugventil 7 vorgeschaltete Zumesseinheit zur Mengenregelung verzichtbar ist. Dadurch können die Herstellungskosten wie auch die Betriebskosten weiter gesenkt werden. Zur elektromagnetischen Steuerung weist das Saugventil 7 eine Magnetspule 15 auf, die mit einem vorliegend als Tauchanker ausgebildeten Anker 16 zusammenwirkt. Der Anker 16 ist mit einem Ventilstößel 19 verbunden, der in einer Axialbohrung 18 des Ventilkörpers 17 des Saugventils 7 axial beweglich aufgenommen ist. Wird die Magnetspule 15 bestromt, drückt der Anker 16 den Ventilstößel 19 aus seinem Sitz und das Saugventil 7 öffnet. In Schließrichtung wird der Ventilstößel 19 von der Federkraft einer Feder 27 beaufschlagt, die hierzu einerseits am Ventilkörper 17 und andererseits am Anker 16 abgestützt ist. Wird die Bestromung der Magnetspule 15 beendet, drückt die Feder 27 den Ventilstößel 19 zurück in seinen Sitz und das Saugventil 7 schließt. Die Feder 27 wird dabei unterstützt von den im Pumpenarbeitsraum 6 herrschenden Druckverhältnissen im Förderbetrieb der Hochdruckpumpe.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010027745 A1 [0002]

Claims

Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, umfassend ein Gehäuseteil (1) mit einer Bohrung (2), in welcher ein Pumpenkolben (3) hubbeweglich aufgenommen ist, der über eine Stößelbaugruppe (4) an einem Nocken (5) oder Exzenter abgestützt ist und in axialer Richtung einen Pumpenarbeitsraum (6) begrenzt, der über ein in die Hochdruckpumpe integriertes Saugventil (7) mit Kraftstoff befüllbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuseteil (1) eine Zulaufbohrung (8) zur Versorgung des Saugventils (7) mit Kraftstoff ausgebildet ist, die an eine einen Pumpeninnenraum (9) und einen Stößelraum (10) verbindende Bohrung (11) eines weiteren Gehäuseteils (12) angeschlossen ist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (1) über eine Flanschfläche (13) an das weitere Gehäuseteil (12) angeflanscht ist und die Zulaufbohrung (8) in die Flanschfläche (13) mündet.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufbohrung (8) über eine im weiteren Gehäuseteil (12) ausgebildete Stichbohrung (14) an die den Pumpeninnenraum (9) und den Stößelraum (10) verbindende Bohrung (11) angeschlossen ist.
Hochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Pumpeninnenraum (9) und den Stößelraum (10) verbindende Bohrung (11) stromabwärts des Anschlusses der Zulaufbohrung (8) und/oder der Stichbohrung (14) einen gegenüber der Zulaufbohrung (8) und/oder der Stichbohrung (14) reduzierten freien Strömungsquerschnitt besitzt
Hochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Pumpeninnenraum (9) und den Stößelraum (10) verbindende Bohrung (11) henkelförmig ausgebildet ist.
Hochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugventil (7) elektromagnetisch steuerbar ist und eine Magnetspule (15) sowie einen mit der Magnetspule (15) zusammenwirkenden Anker (16) besitzt.
Hochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugventil (7) einen Ventilkörper (17) umfasst, der in die Bohrung (2) des Gehäuseteils (1) eingesetzt ist und/oder den Pumpenarbeitsraum (6) in axialer Richtung begrenzt.
Hochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (17) eine Axialbohrung (18) besitzt, in welcher ein Ventilstößel (19) axial beweglich aufgenommen ist.
Hochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (17) von einem Ringraum (20) umgeben ist, in welchen die Zulaufbohrung (8) mündet.