DE10307877A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Hochdruckpumpe (10) auf, durch die Kraftstoff in einen Speicher (12) gefördert wird, aus dem Kraftstoff zur Einspritzung an der Brennkraftmaschine entnommen wird. Durch eine Förderpumpe (22) wird Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter (24) zur Hochdruckpumpe (10) gefördert. Die Hochdruckpumpe (10) weist ein Gehäuse (30) mit einem Innenraum (31) auf, in dem ein Antrieb (32, 34) für wenigstens ein Pumpenelement (36) der Hochdruckpumpe (10) angeordnet ist, wobei das Pumpenelement (36) einen durch den Antrieb (32, 34) in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (38) aufweist, der einen Pumpenarbeitsraum (42) begrenzt, in den über einen Zulauf (60) bei einem Saughub des Pumpenkolbens (38) Kraftstoff zugeführt wird und aus dem bei einem Förderhub des Pumpenkolbens (38) Kraftstoff über einen Ablauf (64) in den Speicher (12) verdrängt wird. Der Pumpenkolben (38) bewegt sich bei seinem Saughub zum Innenraum (31) hin und bei seinem Förderhub vom Innenraum (31) weg. Die Förderpumpe (22) fördert über eine ein zum Innenraum (31) des Gehäuses (30) hin öffnendes Rückschlagventil (52) aufweisende Verbindung (23) Kraftstoff in den Innenraum (31) und der Zulauf (60) des Pumpenarbeitsraums (42) ist mit dem Innenraum (31) verbunden.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.
- Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die WO 01/40656 A bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Hochdruckpumpe auf, durch die Kraftstoff in einen Speicher gefördert wird, aus dem Kraftstoff zur Einspritzung an der Brennkraftmaschine entnommen wird. Ausserdem ist eine Förderpumpe vorgesehen, durch die Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter zur Hochdruckpumpe gefördert wird. Die Hochdruckpumpe weist ein Gehäuse und wenigstens ein Pumpenelement auf, das durch einen in einem Innenraum des Gehäuses angeordneten Antrieb angetrieben wird. Das Pumpenelement weist einen durch den Antrieb in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben auf, der einen Pumpenarbeitsraum begrenzt. Bei einem Saughub des Pumpenkolbens saugt dieser über einen Zulauf Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum an und bei einem Förderhub des Pumpenkolbens verdrängt dieser über einen Ablauf Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum. Der Pumpenkolben bewegt sich bei seinem Saughub in den Innenraum des Gehäuses hinein und bei seinem Förderhub aus dem Innenraum heraus. Die Förderpumpe kann elektrisch oder mechanisch angetrieben sein. Um einen ausreichend hohen Druck erzeugen zu können ist dabei ein leistungsstarker und entsprechend teurer Antrieb für die Förderpumpe erforderlich. Alternativ können auch eine Förderpumpe mit elektrischem Antrieb geringer Leistung und zusätzlich eine Förderpumpe mit mechanischem Antrieb kombiniert werden, was aber auch teuer ist.
- Vorteile der Erfindung
- Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Hochdruckpumpe zugleich eine Förderpumpe bildet, durch die der bei deren Saughüben anzusaugende Kraftstoff gefördert wird. Die Förderpumpe, durch die Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter in den Innenraum des Gehäuses der Hochdruckpumpe gefördert wird, kann dabei mit geringer Leistung und entsprechend kostengünstig ausgeführt sein.
- In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht einen kontinuierlichen Betrieb der Förderpumpe, indem von dieser bei geschlossenem Rückschlagventil geförderter Kraftstoff in den Entlastungsbereich abströmen kann. Die Ausbildung gemäß Anspruch 6 ermöglicht eine Fördermenge, die grösser ist als die erforderliche Saugmenge des Pumpenelements und somit auch eine Überströmmenge, durch die der Antrieb im Innenraum des Gehäuses geschmiert und gekühlt werden kann.
- Zeichnung
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung mit einer Hochdruckpumpe am Ende des Förderhubs von deren Pumpenelementen und2 die Hochdruckpumpe am Ende des Saughubs von deren Pumpenelementen. - Beschreibung des Ausführungsbeispiels
- In
1 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs dargestellt, die eine Hochdruckpumpe10 aufweist. Durch die Hochdruckpumpe10 wird dabei Kraftstoff unter Hochdruck in einen Speicher12 gefördert, aus dem Kraftstoff zur Einspritzung an der Brennkraftmaschine entnommen wird. An jedem Zylinder der Brennkraftmaschine ist dabei ein Injektor14 angeordnet, der über eine Leitung16 mit dem Speicher12 verbunden ist. Der Injektor14 weist ein Steuerventil18 auf, das durch eine elektronische Steuereinrichtung20 angesteuert wird, und durch das die Öffnung des Injektors14 und damit die Kraftstoffeinspritzung gesteuert wird. - Durch eine Förderpumpe
22 wird Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter24 zur Hochdruckpumpe10 gefördert. Die Förderpumpe22 weist vorzugsweise einen elektrischen Antrieb auf, kann aber auch mechanisch angetrieben sein. Zwischen der Förderpumpe22 und der Hochdruckpumpe10 ist ein Filter26 angeordnet, um den durch die Hochdruckpumpe10 geförderten Kraftstoff zu filtern. - Die Hochdruckpumpe
10 weist ein Gehäuse30 auf, in dem in einem Innenraum31 eine Antriebswelle32 um eine Achse33 drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle32 wird beispielsweise durch die Brennkraftmaschine angetrieben. Die Antriebswelle32 weist im Innenraum31 wenigstens einen Nocken34 auf, wobei beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein Doppelnocken vorgesehen ist, der zwei einander diametral gegenüberliegende Nockenerhebungen aufweist. Die Hochdruckpumpe10 weist wenigstens ein im Gehäuse30 angeordnetes Pumpenelement36 auf, wobei beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwei einander diametral gegenüberliegende Pumpenelemente36 vorgesehen sind. Jedes Pumpenelement36 weist einen Pumpenkolben38 auf, der in einer zumindest annähernd radial zur Drehachse33 der Antriebswelle32 verlaufenden Zylinderbohrung40 dicht geführt ist und in dieser mit seiner nach aussen weisenden Stirnseite einen Pumpenarbeitsraum42 begrenzt. Die Zylinderbohrung40 kann direkt im Gehäuse30 oder in einem in das Gehäuse30 eingefügten Einsatz ausgebildet sein. Der Pumpenkolben38 ragt mit seinem radial nach innen weisenden Ende aus der Zylinderbohrung40 heraus und stützt sich über einen Stössel44 am Nocken34 der Antriebswelle30 ab. Der Stössel44 ist in einer Bohrung46 im Gehäuse30 dicht geführt und weist vorzugsweise einen grösseren Durchmesser auf als der Pumpenkolben38 in seinem den Pumpenarbeitsraum42 begrenzenden Bereich. Der Pumpenkolben38 weist an seinem Kolbenfuss39 , mit dem er sich am Stössel44 abstützt, einen grösseren Durchmesser als in seinem den Pumpenarbeitsraum42 begrenzenden Bereich und einen etwa gleich grossen Durchmesser wie der Stössel44 auf. Zwischen dem Gehäuse30 und dem Kolbenfuss39 ist eine vorgespannte Feder48 , beispielsweise in Form einer Schraubendruckfeder, eingespannt, durch die der Pumpenkolben38 und über dessen Kolbenfuss39 der Stössel44 in Anlage am Nocken34 der Antriebswelle32 gehalten wird. In die dem Nocken34 zugewandte Seite des Stössels44 ist eine zylindrische Rolle50 eingesetzt, die auf dem Nocken34 abrollt. Der Stössel44 begrenzt mit seiner dem Pumpenkolben38 abgewandten und aus der Bohrung46 ragenden Teil den Innenraum31 des Gehäuses30 . Der Stössel44 kann auch entfallen, wobei sich dann der Pumpenkolben38 über seinen Kolbenfuss39 , in dem beispielsweise eine Rolle50 angeordnet sein kann, direkt am Nocken34 abstützt. - Der durch die Förderpumpe
22 geförderte Kraftstoff wird über eine Leitung23 dem Innenraum31 des Gehäuses30 der Hochdruckpumpe10 zugeführt. In der Leitung23 ist ein zum Innenraum31 hin öffnendes Rückschlagventil52 angeordnet, das verhindert, dass aus dem Innenraum31 Kraftstoff zur Förderpumpe22 zurückströmen kann. Von der Leitung23 führt zwischen der Förderpumpe22 und dem Rückschlagventil52 eine Leitung54 zu einem Entlastungsbereich ab, der beispielsweise ein Rücklauf55 zum Kraftstoffvorratsbehälter24 sein kann. Vom Innenraum31 des Gehäuses30 der Hochdruckpumpe10 führt eine Leitung56 zu einem Entlastungsbereich ab, der wiederum der Rücklauf55 zum Kraftstoffvorratsbehälter24 sein kann. In der Leitung56 ist ein Druckventil58 angeordnet, das die Verbindung zum Rücklauf55 erst bei Überschreiten eines vorgegebenen Drucks im Innenraum31 freigibt und bei geringerem Druck die Verbindung zum Rücklauf55 verschlossen hält. - In den Pumpenarbeitsraum
42 der Pumpenelemente36 mündet jeweils ein Zulauf60 , in dem ein in den Pumpenarbeitsraum42 öffnendes Rückschlagventil62 als Einlassventil angeordnet ist. Vom Pumpenarbeitsraum42 führt ausserdem jeweils ein Ablauf64 ab, der in den Speicher12 mündet und in dem ein aus dem Pumpenarbeitsraum42 zum Speicher12 hin öffnendes Rückschlagventil66 als Auslassventil angeordnet ist. Der Zulauf60 der Pumpenarbeitsräume42 der Pumpenelemente36 ist jeweils mit dem Innenraum31 des Gehäuses30 der Hochdruckpumpe10 verbunden. Die Pumpenkolben38 der Pumpenelemente36 fördern synchron miteinander, das heisst diese führen gleichzeitig ihren jeweiligen Förderhub und ihren jeweiligen Saughub aus. Wenn die Pumpenkolben38 ihren Saughub ausführen, so bewegen diese sich durch die Federn48 bewirkt entsprechend dem Profil des Nockens34 , an dem die Stössel44 über die Rollen50 anliegen, radial nach innen und deren Stössel44 bewegen sich aus der Bohrung46 heraus in den Innenraum31 hinein. - Hierbei wird das Volumen des Innenraums
31 verringert, so dass der Druck im Innenraum31 steigt, wobei durch das Rückschlagventil52 verhindert wird, dass Kraftstoff in den Rücklauf55 verdrängt wird. Beim Saughub der Pumpenkolben38 herrscht in den Pumpenarbeitsräumen42 ein geringerer Druck als im Innenraum31 , so dass bei geöffneten Einlassventilen62 Kraftstoff aus dem Innenraum31 verdrängt und in die Pumpenarbeitsräume42 gefördert wird. Beim Förderhub der Pumpenkolben38 schliessen die Einlassventile62 und bei Überschreiten eines vorgegebenen Drucks öffnen die Auslassventile66 , so dass Kraftstoff über den Ablauf64 in den Speicher12 gefördert wird. - Beim Förderhub der Pumpenkolben
38 bewegen diese sich durch den Nocken34 bewirkt gegen die Kraft der Federn48 radial nach aussen und die Stössel44 bewegen sich in die Bohrung46 hinein, so dass das Volumen des Innenraums31 vergrössert wird. Das Rückschlagventil52 öffnet dabei und durch die Förderpumpe22 geförderter Kraftstoff strömt in den Innenraum31 ein und befüllt diesen. Die Förderpumpe22 fördert kontinuierlich Kraftstoff und der bei geschlossenem Rückschlagventil52 durch die Förderpumpe22 geförderte Kraftstoff strömt über die Leitung54 in den Rücklauf55 . - Da die Stössel
44 einen grösseren Durchmesser aufweisen als die Pumpenkolben38 in deren den jeweiligen Pumpenarbeitsraum42 begrenzendem Bereich wird durch diese beim Saughub der Pumpenkolben38 mehr Kraftstoff aus dem Innenraum31 verdrängt als durch die Pumpenkolben38 in die Pumpenarbeitsräume42 angesaugt wird. Die überschüssige Kraftstoffmenge strömt bei geöffnetem Druckventil58 über die Leitung56 in den Rücklauf55 . Hierdurch wird ein ständiges Entleeren und Befüllen des Innenraums31 mit Kraftstoff erreicht und somit eine gute Schmierung und Kühlung des Antriebs der Hochdruckpumpe10 , insbesondere der Antriebswelle32 , sowie der Stössel44 und der auf dem Nocken34 ablaufenden Rollen50 . Die Förderpumpe22 braucht dabei nur einen relativ geringen Druck zu erzeugen, um den Innenraum31 mit Kraftstoff befüllen zu können. Beim Saughub der Pumpenkolben38 wird durch diese im Innenraum31 ein relativ hoher Druck erzeugt, der eine ausreichende und schnelle Befüllung der Pumpenarbeitsräume42 ermöglicht. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Stössel44 etwa denselben Durchmesser wie die Pumpenkolben38 in deren den jeweiligen Pumpenarbeitsraum42 begrenzendem Bereich aufweisen, so dass eine entsprechend geringere Kraftstoffmenge durch die Stössel44 gefördert wird. - In
1 ist die Hochdruckpumpe10 am Ende des Förderhubs der Pumpenkolben38 dargestellt, bei dem sich die Pumpenkolben38 im Bereich ihres äusseren Totpunkts befinden. Die Stössel44 sind dabei am weitesten in die Bohrungen46 eingetaucht und das Volumen des Innenraums31 ist am grössten. Die Einlassventile62 sind geschlossen, die Auslassventile66 sind geöffnet und das Rückschlagventil52 ist geöffnet, so dass Kraftstoff durch die Förderpumpe22 in den Innenraum31 gefördert wird. In2 ist die Hochdruckpumpe10 am Ende des Saughubs der Pumpenkolben38 dargestellt, bei dem sich die Pumpenkolben38 im Bereich ihres inneren Totpunkts befinden. Die Stössel44 sind dabei am weitesten aus den Bohrungen46 heraus in den Innenraum31 eingetaucht, so dass das Volumen des Innenraums31 am kleinsten ist. Die Einlassventile62 sind geöffnet, die Auslassventile66 und das Rückschlagventil52 sind geschlossen.
Claims (10)
- Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einer Hochdruckpumpe (
10 ), durch die Kraftstoff in einen Speicher (12 ) gefördert wird, aus dem Kraftstoff zur Einspritzung an der Brennkraftmaschine entnommen wird, mit einer Förderpumpe (22 ), durch die Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter (24 ) zur Hochdruckpumpe (10 ) gefördert wird, wobei die Hochdruckpumpe (10 ) ein Gehäuse (30 ) mit einem Innenraum (31 ) aufweist, in dem ein Antrieb (32 ,34 ) für wenigstens ein Pumpenelement (36 ) der Hochdruckpumpe (10 ) angeordnet ist, wobei das Pumpenelement (36 ) einen durch den Antrieb (32 ,34 ) in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (38 ) aufweist, der einen Pumpenarbeitsraum (42 ) begrenzt, in den über einen Zulauf (60 ) bei einem Saughub des Pumpenkolbens (38 ) Kraftstoff zugeführt wird und aus dem bei einem Förderhub des Pumpenkolbens (38 ) Kraftstoff über einen Ablauf (64 ) in den Speicher (12 ) verdrängt wird, wobei sich der Pumpenkolben (38 ) bei seinem Saughub zum Innenraum (31 ) hin und bei seinem Förderhub vom Innenraum (31 ) weg bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (22 ) über eine ein zum Innenraum (31 ) des Gehäuses (30 ) hin öffnendes Rückschlagventil (52 ) aufweisende Verbindung (23 ) Kraftstoff in den Innenraum (31 ) fördert und dass der Zulauf (60 ) des Pumpenarbeitsraums (42 ) mit dem Innenraum (31 ) verbunden ist, so dass beim Saughub des Pumpenkolbens (38 ) durch dessen zum Innenraum (31 ) hin gerichtete Bewegung aus dem Innenraum (31 ) verdrängter Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum (42 ) angesaugt wird. - Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von der Verbindung (
23 ) zwischen der Förderpumpe (22 ) und dem Innenraum (31 ) des Gehäuses (30 ) stromaufwärts vor dem Rückschlagventil (52 ) eine Verbindung (54 ) zu einem Entlastungsbereich (55 ) abführt. - Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (
38 ) in Richtung seines Saughubs durch eine vorgespannte Feder (48 ) beaufschlagt ist. - Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb eine Antriebswelle (
32 ) mit wenigstens einem Nocken (34 ) aufweist, durch den die Hubbewegung des Pumpenkolbens (38 ) bewirkt wird. - Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Pumpenkolben (
38 ) über einen Stössel (44 ) am Antrieb (32 ,34 ) abstützt, der in einer Bohrung (46 ) des Gehäuses (30 ) dicht geführt ist und der den Innenraum (31 ) teilweise begrenzt. - Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stössel (
44 ) einen grösseren Durchmesser aufweist als der Pumpenkolben (38 ) in seinem den Pumpenarbeitsraum (42 ) begrenzenden Bereich. - Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (
34 ) ein Mehrfachnocken ist. - Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Zulauf (
60 ) des Pumpenarbeitsraums (42 ) ein zum Pumpenarbeitsraum (42 ) öffnendes Rückschlagventil (62 ) angeordnet ist. - Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (
10 ) mehrere Pumpenelemente (36 ) aufweist. - Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass vom Innenraum (
31 ) des Gehäuses (30 ) eine Verbindung (56 ) zu einem Entlastungsbereich (55 ) abführt, in der ein Druckventil (58 ) angeordnet ist, das die Verbindung (54 ) bei Überschreiten eines vorgegebenen Drucks im Innenraum (31 ) öffnet.
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