EP1381770A1 - Hochdruck-kraftstoffpumpe für ein kraftstoffsystem einer direkteinspritzenden brennkraftmaschine, kraftstoffsystem sowie brennkraftmaschine - Google Patents

Hochdruck-kraftstoffpumpe für ein kraftstoffsystem einer direkteinspritzenden brennkraftmaschine, kraftstoffsystem sowie brennkraftmaschine

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EP1381770A1
EP1381770A1 EP02742675A EP02742675A EP1381770A1 EP 1381770 A1 EP1381770 A1 EP 1381770A1 EP 02742675 A EP02742675 A EP 02742675A EP 02742675 A EP02742675 A EP 02742675A EP 1381770 A1 EP1381770 A1 EP 1381770A1
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EP
European Patent Office
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pump
fuel
pressure
pressure fuel
fuel pump
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02742675A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Simon
Helmut Haberer
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention initially relates to a high-pressure fuel pump for a fuel system of a direct-injection internal combustion engine, with a housing, with a low-pressure inlet and with a high-pressure outlet, which can be connected to a fuel manifold.
  • Such a high pressure fuel pump is known from the market. It consists of a conventional radial piston pump, which is driven directly by the internal combustion engine via a mechanical connection.
  • the known radial piston pump delivers via a fuel line into a fuel manifold, which is also generally referred to as a "rail".
  • the fuel is stored under very high pressure (a few hundred bar) in this fuel manifold.
  • Individual branch lines branch off from the fuel manifold and lead to the individual injection valves on the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • the object of the present invention is to develop a high-pressure fuel pump of the type mentioned at the outset in such a way that it is as small and compact as possible and is inexpensive to manufacture.
  • the path of the fuel from the high-pressure outlet to the fuel rail is extremely short. This in turn reduces the flow losses between the high-pressure fuel pump and the fuel rail, so that the moving parts of the high-pressure fuel pump can be made smaller with the same pressure in the fuel rail. Furthermore, it is no longer necessary to provide a special high-pressure fuel line between the high-pressure fuel pump and the fuel rail. This reduces costs.
  • the high-pressure fuel pump comprises a pump part which can be rotated about a rotationally fixed axis and the fuel collecting line is arranged at least in regions in the rotationally fixed axis, in particular coaxially to the rotationally fixed axis.
  • This high pressure fuel pump is building Particularly compact, since it uses the space required for the axle anyway to accommodate at least part of the fuel rail.
  • the high-pressure fuel pump comprises a radial piston pump.
  • the paths between the high-pressure outlet and the fuel manifold can be kept particularly short if the radial piston pump is a radial piston pump that delivers radially inwards.
  • the fuel manifold can be connected directly to the high-pressure outlet of the radial piston pump.
  • the radial piston pump may further comprise a pump chamber, in which a rotor is arranged, which is rotatably mounted on an axis eccentrically arranged to the longitudinal axis of the pump chamber, and the pump chamber may be radially delimited by a rotatable ring, and at least one piston may be provided , which is arranged radially displaceably in the rotor and rests with a radial end on the rotatable ring.
  • a radial piston pump with a rotatable ring works mechanically with very little loss and can therefore be relatively small in order to generate a certain pressure in the fuel manifold.
  • the high-pressure fuel pump according to the invention which comprises a pre-feed pump and a main feed pump which is fluidly arranged after the pre-feed pump and which feeds into the high-pressure outlet.
  • the pre-feed pump comprises a vane pump and the main feed pump comprises a radial piston pump.
  • a vane pump has a very good efficiency at low to medium pressures, whereas the radial piston pump is particularly suitable for the compression from medium to high pressures.
  • the annular space of the radial piston pump formed between the rotor and the radially outer wall of the pump chamber is fluidly connected to the outlet side of the pre-feed pump via a throttle and to an outlet via a second throttle.
  • Appropriate tuning of the throttles means that the pressure in the annular space is lower than the pressure in the inlet of the radial piston pump. This assists the piston in the intake movement during the intake stroke.
  • prefeed pump and the main feed pump are driven by a common shaft.
  • a high-pressure fuel pump is also particularly compact.
  • the housing be in several parts. This facilitates the manufacture of the individual parts and the manufacture of the bores in the housing through which the fuel is to flow.
  • further training can also be used in which the fuel collecting line is provided in a housing part, the outer contour of which in one area forms stationary axis.
  • a housing part the outer contour of which in one area forms stationary axis.
  • the housing part in which the fuel manifold is provided can in turn be of several parts.
  • the recess which forms the fuel collecting line can be introduced more easily and can also have a complex geometry which optimally utilizes the available space of the housing part.
  • a pressure relief valve is arranged on the fuel manifold. This creates a compact unit which on the one hand provides the required pressure and on the other hand limits the maximum permissible pressure in the fuel manifold.
  • the fuel line which leads away from the pressure relief valve, can be routed, for example, to the low-pressure inlet. This is possible through appropriate holes in the housing. Costly additional work to establish a fluid connection is thus eliminated.
  • a pressure sensor can also be arranged on the fuel collecting line. This enables the actual pressure prevailing in the fuel manifold to be monitored, so that a malfunction of the high-pressure fuel pump can be recognized immediately and appropriate measures can be initiated.
  • the present invention also relates to a
  • Fuel system with a fuel tank, with at least one injection valve, which the fuel injects directly into the combustion chamber of an internal combustion engine, with at least one high-pressure fuel pump, and with a fuel manifold to which the injection valve is connected.
  • the high-pressure fuel pump be designed in the manner mentioned above. In this case, the number of separate parts can be reduced and the effort required to produce the individual fuel connections is also reduced.
  • the invention also relates to an internal combustion engine with at least one combustion chamber in which the fuel is injected directly.
  • the internal combustion engine have a fuel system of the type mentioned above. Since this fuel system is easier to manufacture due to the reduced number of separate parts and the smaller number of fluid connections to be produced, the overall costs for the internal combustion engine are reduced as a result.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of a high pressure Fuel pump with a multi-part housing
  • Figure 2 is a partial section along the line II-II of Figure 1;
  • FIG. 3 shows a longitudinal section similar to Figure 1 of a second embodiment of a high pressure fuel pump
  • Figure 4 shows a longitudinal section similar to Figure 1 of a third embodiment of a high pressure fuel pump.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram of an internal combustion engine with a fuel system using the high-pressure fuel pump from FIG. 1.
  • a high-pressure fuel pump bears the reference number 10 overall. It comprises a housing 12 which is constructed in several parts.
  • the housing 12 comprises a part 14 arranged essentially on the left in FIG. 1 and a part 16 arranged essentially on the right in FIG. 1.
  • the high-pressure fuel pump 10 comprises a low-pressure inlet 18 which is connected to a fuel line (not shown in FIG. 1).
  • the high-pressure fuel pump 10 comprises a high-pressure outlet 20, to which a fuel manifold 22 (also called “rail”) is directly connected.
  • the fuel manifold 22 is integrated into the right part 16 of the housing 12 of the high pressure fuel pump 10 in FIG.
  • a step Recess 24 introduced in the left part 14 of the housing 12 .
  • a shaft 28 is supported by a bearing 30 and sealing rings 32.
  • a vane pump 34 is driven by the shaft 28.
  • the vane pump 34 is of such a conventional type. It is not explained in detail here, the vane pump 34 represents a pre-feed pump which delivers from the kidney-shaped low pressure inlet 18 into a kidney-shaped pre-feed pump outlet 36.
  • a driver disk 38 is fastened, to which two drivers 40 extending in the axial direction are formed.
  • An annular sealing element 42 is provided between the driving plate 38 and the vane pump 34.
  • the drivers 40 engage in corresponding recesses 44 of a rotor 46, which is part of a radial piston pump 48 which represents a main feed pump (see FIG. 3).
  • the rotor 46 is an annular part, in the wall of which radial through bores 50 are made.
  • the through bores 50 are arranged distributed over the circumference of the rotor 46.
  • Delivery pistons 52 are guided radially displaceably in them. The longitudinal extent of the delivery pistons 52 corresponds approximately to the radial wall thickness of the rotor 46.
  • the rotor 46 is placed on a pin-like projection 54, which is formed by the outer contour of the right part 16 of the housing 12.
  • the projection 54 thus forms an axis on which the rotor 46 is rotatably held.
  • the longitudinal axis of the axis 54 is aligned with the Longitudinal axis of the shaft 28. Both axes have the reference symbol 56.
  • a ring 58 is arranged radially on the outside around the rotor 46.
  • the inner diameter of the ring 58 is larger than the outer diameter of the rotor 46.
  • the longitudinal axis (not shown) of the ring 58 is parallel to the longitudinal axis 56 of the axis 54, but is radially offset with respect to this.
  • the rotor 46 is thus arranged eccentrically with respect to the ring 58.
  • the ring 58 is rotatably mounted with respect to an outer ring 62 via a needle bearing 60.
  • the outer ring 62 is in turn fitted non-rotatably into an area 64 of the step-shaped recess 24 in the left part 14.
  • a flow channel 66 leads from the feed pump outlet 36 to a metering unit 68.
  • the flow channel 66 is completely contained in the left part 14.
  • a flow channel 70 in part 16 of the housing 12 leads from the metering unit 68 to a kidney-shaped main feed pump inlet 72.
  • the metering unit is essentially a solenoid valve which controls the inflow of fuel to the main feed pump 48.
  • the high-pressure outlet 20 is also kidney-shaped.
  • the fuel manifold 22 has a section 74 with a smaller diameter, which is connected directly to the high-pressure outlet 20. It also has a section 76 with a larger diameter.
  • the fuel collecting line 22 is closed by a closure piece 78 which is screwed into the section 76 of the fuel collecting line 22.
  • a central stepped bore 80 is present in the closure piece 78, and a pressure-limiting valve 82 is screwed into its larger diameter section (without reference number).
  • a plurality of branch lines 84 branch off from the section 76 of the fuel collecting line and open into threaded connections 86 for valve connections not shown in the figure.
  • a pressure sensor 88 is also attached to the right part 16 of the housing 12 and is fluidly connected to the fuel collecting line 22 in a manner not visible in the figure.
  • a groove 90 is formed between the rotor 46 and the ring 58.
  • This annular space 90 is fluidly connected to the prefeed pump outlet 36 via a flow restrictor 92 in the sealing element 42.
  • the annular space 90 is connected to an outlet, which is under normal atmospheric pressure, via a further non-visible flow restrictor.
  • the high-pressure fuel pump 10 works as follows: the fuel is pre-compressed to a certain level by the vane pump 34 from the low-pressure inlet 18. This pressure level is present at the pre-feed pump outlet 36. The precompressed fuel is conveyed via the flow duct 66, the metering unit 68 and the flow duct 70 to the main feed inlet 72. Since the pressure in the annular space 90 between the rotor 46 and the ring 58 is lower than the pressure at the main feed pump inlet 72 due to the flow restrictor 92 and the further flow restrictor which is not visible, the delivery pistons 52 initially move radially outward when the rotor 46 rotates , This movement is supported by the centrifugal force.
  • the * respective filled in the through holes 50 existing delivery chamber 94 with fuel.
  • the shaft 46 rotates the rotor 46 further, so that the delivery space 94 filled with fuel is separated from the kidney-shaped main delivery pump inlet 72.
  • the delivery chamber 94 is instead connected to the high-pressure outlet 20. Because of the eccentricity between the rotor 46 and the ring 58, the delivery piston 52 is simultaneously pressed radially inward, so that the fuel present in the delivery chamber 94 is delivered into the fuel manifold 22 via the high-pressure outlet 20.
  • the fuel is stored under high pressure in the fuel manifold 22.
  • the fuel can be discharged again from the fuel collecting line 22 via the branch lines 84 and the threaded connections 86.
  • the pressure in the fuel rail 22 is limited to a maximum value by the pressure relief valve 82.
  • the pressure in the fuel rail 22 is monitored by the pressure sensor 88.
  • the main difference between the exemplary embodiment shown in FIG. 3 and the exemplary embodiment of a high-pressure fuel pump 10 shown in FIGS. 1 and 2 is that the housing 12 of the high-pressure fuel pump 10 shown in FIG. 3 is not is only two, but three parts. The corresponding parts have the reference numerals 14a and 14b and 16.
  • FIG. 3 In the embodiment of a high-pressure fuel pump 10 shown in FIG. 4, what has been said about FIG. 3 applies with reference to the reference numerals.
  • the housing 12 in FIG. 4 is not only three, but four parts. The corresponding parts have the reference numerals 14a, 14b, 16a and 16b.
  • the fuel collecting line 22 is designed to be volume-optimized.
  • FIG. 100 An internal combustion engine is shown schematically in FIG. It bears the reference number 96. It comprises a fuel system 98. This in turn contains a fuel tank 100, from which the fuel is conveyed to the high-pressure fuel pump 10 via an electric fuel pump 102. This is designed as in Figure 1. A total of four injection valves 104 are connected to the high-pressure fuel pump 10, which inject the fuel directly into a combustion chamber 106.

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Abstract

Eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) wird für ein Kraftstoffsystem einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine verwendet. Sie umfasst ein Gehäuse (12) sowie einen Niederdruck-Einlass (18) .Ferner ist ein Hochdruck-Auslass (20) vorhanden, welcher mit einer Kraftstoff-Sammelleitung (22) verbindbar ist. Um eine möglichst kompakte und kleine Ausführung der Hochdruck-Krafststoffpumpe (10) zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass die Kraftstoff-Sammelleitunng (22)in das Gehäuse (12) der Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) integriert ist.

Description

Hochdruck-Kraftstoffpumpe für ein KraftstoffSystem einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine, KraftstoffSystem sowie Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft zunächst eine Hochdruck- Kraftstoffpumpe für ein Kraftstoffsystem einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse, mit einem Niederdruck-Einlass und mit einem Hochdruck- Auslass, welcher mit einer KraftstoffSammelleitung verbindbar ist.
Eine derartige Hochdruck-Kraftstoffpumpe ist vom Markt her bekannt. Sie besteht aus einer üblichen Radialkolbenpumpe, welche über eine mechanische Verbindung direkt von der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Die bekannte Radialkolbenpumpe fördert über eine Kraftstoffleitung in eine Kraftstoff -Sammelleitung, welche allgemein auch als "Rail" bezeichnet wird. In dieser Kraftstoff -Sammelleitung ist der Kraftstoff unter sehr hohem Druck (einige hundert bar) gespeichert. Von der Kraftstoff -Sammelleitung zweigen einzelne Zweigleitungen ab, welche zu den einzelnen Einspritzventilen an den Brennräumen der Brennkraftmaschine führen . Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hochdruck- Kraftstoffpumpe der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass sie möglichst klein und kompakt baut und preiswert herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Hochdruck-Kraftstoff umpe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Kraftstoff - Sammelleitung in das Gehäuse der Hochdruck-Kraftstoffpumpe integriert ist.
Vorteile der Erfindung
Durch die Integration der Kraftstoff-Sammelleitung in das Gehäuse der Hochdruck-Kraftstoffpumpe ist der Weg des Kraftstoffs von dem Hochdruck-Auslass zu der Kraftstoff - Sammelleitung äußerst kurz. Dies reduziert wiederum die Strömungsverluste zwischen Hochdruck-Kraftstoffpumpe und Kraftstoff-Sammelleitung, so dass bei gleichem Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung die beweglichen Teile der Hochdruck-Kraftstoffpumpe kleiner bauen können. Ferner ist es nicht mehr erforderlich, eine spezielle Hochdruck- Kraftstoffleitung zwischen der Hochdruck-Kraftstoffpumpe und der Kraftstoff-Sammelleitung vorzusehen. Dies reduziert die Kosten.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
In einer ersten Weiterbildung ist genannt, dass die Hochdruck-Kraftstoffpumpe ein um eine drehfeste Achse drehbares Pumpenteil umfasst und die Kraftstoff- Sammelleitung mindestens bereichsweise in der drehfesten Achse, insbesondere koaxial zu der drehfesten Achse, angeordnet ist . Diese Hochdruck-Kraftstoffpumpe baut besonders kompakt, da bei ihr der sowieso für die Achse erforderliche Platz zur Unterbringung mindestens eines Teils der Kraftstoff-Sammelleitung verwendet wird.
Dies ist dann besonders leicht realisierbar, wenn die Hochdruck-Kraftstoffpumpe eine Radialkolbenpumpe umfasst. Die Wege zwischen dem Hochdruck-Auslass und der Kraftstoff- Sammelleitung können dann besonders kurz gehalten werden, wenn die Radialkolbenpumpe eine radial nach innen fördernde Radialkolbenpumpe ist. In diesem Fall kann die Kraftstoff - Sammelleitung unmittelbar an den Hochdruck-Auslass der Radialkolbenpumpe angeschlossen werden.
Die Radialkolbenpumpe kann ferner einen Pumpenraum umfassen, in dem ein Rotor angeordnet ist, welcher auf einer zur Längsachse des Pu penraums exzentrisch angeordneten Achse drehbar gelagert ist, und der Pumpenraum kann radial durch einen drehbaren Ring begrenzt sein, und es kann mindestens ein Kolben vorgesehen sein, welcher im Rotor radial verschieblich angeordnet ist und mit einem radialen Ende an dem drehbaren Ring anliegt. Eine derartige Radialkolbenpumpe mit einem drehbaren Ring arbeitet mechanisch besonders verlustarm und kann daher, um einen bestimmten Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung zu erzeugen, relativ klein bauen.
Dieser Vorteil wird nochmals größer, wenn der drehbare Ring durch ein umlaufendes Rollenlager gelagert ist .
Besonders bevorzugt ist jene Weiterbildung der erfindungsgemäßen Hochdruck-Kraftstoffpumpe, welche eine Vorförderpumpe und eine fluidisch nach der Vorförderpumpe angeordnete Hauptförderpumpe umfasst, welche in den Hochdruck-Auslass fördert. Mit einer solchen zweistufigen Hochdruck-Kraftstoffpumpe kann bei kompakter Bauweise ein besonders hohes Druckniveau am Hochdruck-Auslass erreicht werden .
Dabei ist besonders bevorzugt, wenn die Vorförderpumpe eine Flügelzellenpumpe und die Hauptförderpumpe eine Radialkolbenpumpe umf sst. Eine Flügelzellenpumpe hat einen sehr guten Wirkungsgrad bei niederen bis mittleren Drücken, wohingegen die Radialkolbenpumpe besonders für die Verdichtung von mittleren auf hohe Drücke geeignet ist .
Vorgeschlagen wird auch, dass der zwischen dem Rotor und der radial äußeren Wand des Pumpenraums gebildete Ringraum der Radialkolbenpumpe über eine Drossel fluidisch mit der Auslassseite der Vorförderpumpe und über eine zweite Drossel mit einem Auslass verbunden ist. Durch eine entsprechende Abstimmung der Drosseln ist der Druck im Ringraum geringer als der Druck im Zulauf der Radialkolbenpumpe. Hierdurch wird die Ansaugbewegung der Kolben während es Ansaughubs unterstützt.
Besonders bevorzugt wird auch, dass die Vorförderpumpe und die Hauptförderpumpe von einer gemeinsamen Welle angetrieben werden. Auch eine solche Hochdruck- Kraftstoffpumpe baut besonders kompakt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse mehrteilig ist. Dies erleichtert die Herstellung der einzelnen Teile sowie die Herstellung der in dem Gehäuse vorhandenen Bohrungen, durch welche der Kraftstoff strömen soll.
Dabei kann auch jene Weiterbildung zur Anwendung kommen, bei der die Kraftstoff-Sammelleitung in einem Gehäuseteil vorgesehen ist, dessen Außenkontur in einem Bereich die stationäre Achse bildet. Ein solches Teil ist relativ einfach herzustellen und vereint auf preiswerte Art und Weise zwei Funktionen in einem Teil.
Das Gehäuseteil, in dem die Kraftstoff -Sammelleitung vorgesehen ist, kann wiederum mehrteilig sein. In diesem Fall kann die Ausnehmung, welche die Kraftstoff- Sammelleitung bildet, einfacher eingebracht werden und kann auch eine komplexe Geometrie aufweisen, welche den zur Verfügung stehenden Raum des Gehäuseteils optimal ausnutzt.
Bevorzugt ist auch jene Weiterbildung, bei der an der Kraftstoff-Sammnelleitung ein Druckbegrenzungsventil angeordnet ist . Hierdurch wird eine kompakte Einheit geschaffen, welche einerseits den erforderlichen Druck bereitstellt und andererseits den maximal zulässigen Druck in der Kraftstoff -Sammelleitung begrenzt. Darüber hinaus kann die Kraf stoffleitung, welche vom Druckbegrenzungsventil wegführt, auf kurzem Wege beispielsweise zum Niederdruck-Einlass geführt werden. Dies ist durch entsprechende Bohrungen im Gehäuse möglich. Kostenaufwendige zusätzliche Arbeiten zur Herstellung einer Fluidverbindung entfallen somit.
An der Kraftstoff -Sammelleitung kann auch ein Drucksensor angeordnet sein. Dieser ermöglicht die Überwachung des tatsächlichen in der Kraftstoff -Sammelleitung herrschenden Drucks, so dass eine Fehlfunktion der Hochdruck- Kraf stoffpumpe sofort erkannt und entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden können.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein
Kraftstoffsystem mit einem Kraftstoffbehälter, mit mindestens einem Einspritzventil, welches den Kraftstoff direkt in den Brennraum einer Brennkraftmaschine einspritzt, mit mindestens einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe, und mit einer Kraf stoff-Sammelleitung, an die das Einspritzventil angeschlossen ist.
Um bei einem solchen Kraftstoffsystem die Herstellkosten zu senken, wird vorgeschlagen, dass die Hochdruck- Kraftstoffpumpe nach der oben genannten Art ausgebildet ist. In diesem Fall kann die Anzahl der separaten Teile reduziert werden und auch der Aufwand, welcher zur Herstellung der einzelnen Kraftstoff -Verbindungen erforderlich ist, wird reduziert.
Schließlich betrifft die Erfindung noch eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Brennraum, in dem der Kraftstoff direkt eingespritzt wird.
Um die Herstellkosten' für eine solche Brennkraftmaschine zu reduzieren wird vorgeschlagen, dass die Brennkraftmaschine ein Kraftstoffsystem der oben genannten Art aufweis . Da dieses Kraftstoffsystem aufgrund der reduzierten Anzahl separater Teile und der geringeren Anzahl der herzustellenden Fluidverbindungen leichter herzustellen ist, werden hierdurch die Gesamtkosten für die Brennkraftmaschine reduziert.
Zeichnung
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Hochdruck- Kraftstoffpumpe mit einem mehrteiligen Gehäuse;
Figur 2 einen teilweisen Schnitt längs der Linie II-II von Figur 1;
Figur 3 einen Längsschnitt ähnlich Figur 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Hochdruck- Kraftstoffpumpe ;
Figur 4 einen Längsschnitt ähnlich Figur 1 eines dritten Ausführungsbeispiels einer Hochdruck- Kraftstoffpumpe; und
Figur 5 eine Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine mit einem KraftstoffSystem unter Verwendung der Hochdruck-Kraftstoffpumpe von Figur 1.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 trägt eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst ein Gehäuse 12, welches mehrteilig aufgebaut ist. Das Gehäuse 12 umfasst ein in Figur 1 im Wesentlichen links angeordnetes Teil 14 und ein in Figur 1 im Wesentlichen rechts angeordnetes Teil 16. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10 umfasst einen Niederdruck- Einlass 18, der an eine in Figur 1 nicht dargestellte Kraftstoffleitung angeschlossen ist. Ferner umfasst die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10 einen Hochdruck-Auslass 20, an den unmittelbar eine Kraftstoff -Sammelleitung 22 (auch "Rail" genannt) angeschlossen ist. Die Kraftstoff - Sammelleitung 22 ist in das in Figur 1 rechte Teil 16 des Gehäuses 12 der Hochdruck-Kraf stoffpumpe 10 integriert.
In das linke Teil 14 des Gehäuses 12 ist eine stufenförmige Ausnehmung 24 eingebracht . In dem Bereich der stufenförmigen Ausnehmung 24, welcher den kleinsten Durchmesser hat (Bezugszeichen 26) , ist eine Welle 28 über ein Lager 30 und Dichtringe 32 gelagert. Von der Welle 28 wird eine Flügelzellenpumpe 34 angetrieben. Bei der Flügelzellenpumpe 34 handelt es sich um eine solche üblicher Bauart. Sie ist hier nicht im Detail erläutert, die Flügelzellenpumpe 34 stellt eine Vorförderpumpe dar, welche aus dem nierenförmigen Niederdruck-Einlass 18 in einen ebenfalls nierenförmigen Vorförderpumpen-Auslass 36 fördert .
An dem in Figur 1 rechten Ende der Welle 28 ist eine Mitnehmerscheibe 38 befestigt, an die zwei sich in axialer Richtung erstreckende Mitnehmer 40 angeformt sind. Zwischen der Mitnehmerscheibe 38 und der Flügelzellenpumpe 34 ist ein ringförmiges Dichtelement 42 vorgesehen. Die Mitnehmer 40 greifen in entsprechende Aussparungen 44 eines Rotors 46 ein, welcher Teil einer eine Hauptförderpumpe darstellenden Radialkolbenpumpe 48 ist (vergl . Figur 3) .
Bei dem Rotor 46 handelt es sich um ein ringförmiges Teil, in dessen Wand radial verlaufende Durchgangsbohrungen 50 eingebracht sind. Die Durchgangsbohrungen 50 sind über den Umfang des Rotors 46 verteilt angeordnet. In ihnen sind Förderkolben 52 radial verschieblich geführt. Die Längserstreckung der Förderkolben 52 entspricht ungefähr der radialen Wandstärke des Rotors 46.
Der Rotor 46 ist auf einen zapfenartigen Vorsprung 54 aufgesetzt, welcher durch die Außenkontur des rechten Teils 16 des Gehäuses 12 gebildet wird. Der Vorsprung 54 bildet somit eine Achse, auf welcher der Rotor 46 drehbar gehalten ist. Die Längsachse der Achse 54 fluchtet mit der Längsachse der Welle 28. Beide Achsen tragen das Bezugszeichen 56.
Radial außen um den Rotor 46 ist ein Ring 58 angeordnet. Der Innendurchmesser des Rings 58 ist größer als der Außendurchmesser des Rotors 46. Die Längsachse (nicht dargestellt) des Rings 58 ist parallel zur Längsachse 56 der Achse 54, gegenüber dieser jedoch radial versetzt. Der Rotor 46 ist somit gegenüber dem Ring 58 exzentrisch angeordnet. Der Ring 58 ist über ein Nadellager 60 gegenüber einem Außenring 62 drehbar gelagert. Der Außenring 62 ist wiederum in einen Bereich 64 der stufenförmigen Ausnehmung 24 im linken Teil 14 drehfest eingepasst .
Vom Vorförderpumpenauslass 36 führt ein Strömungskanal 66 zu einer Zumesseinheit 68. Der Strömungskanal 66 ist vollständig im linken Teil 14 enthalten. Von der Zumesseinheit 68 führt ein Stömungskanal 70 im Teil 16 des Gehäuses 12 zu einem nierenförmigen Hauptförderpumpen- Einlass 72. Bei der Zumesseinheit handelt es sich im Wesentlichen um ein Magnetventil, welches den Zustrom an Kraftstoff zur Hauptförderpumpe 48 steuert.
Der Hochdruck-Auslass 20 ist ebenfalls nierenförmig ausgebildet. Die Kraftstoff -Sammelleitung 22 weist einen Abschnitt 74 mit kleinerem Durchmesser auf, welcher unmittelbar an den Hochdruck-Auslass 20 angeschlossen ist. Ferner weist sie einen Abschnitt 76 mit größerem Durchmesser auf. Nach außen hin ist die Kraftstoff- Sammelleitung 22 durch ein Verschlussstück 78 verschlossen, welches in den Abschnitt 76 der Kraftstoff -Sammelleitung 22 eingeschraubt ist. In dem Verschlussstück 78 ist eine zentrische Stufenbohrung 80 vorhanden, in deren Abschnitt mit größerem Durchmesser (ohne Bezugszeichen) ein Druckbegrenzungsventil 82 eingeschraubt ist. Vom Abschnitt 76 der Kraftstoff- Sammelleitung zweigt ferner eine Mehrzahl von Zweigleitungen 84 ab, die in Gewindeanschlüsse 86 für in der Figur nicht dargestellte Ventilanschlüsse münden. An dem rechten Teil 16 des Gehäuses 12 ist ferner ein Drucksensor 88 befestigt, welcher auf in der Figur nicht sichtbare Art und Weise fluidisch mit der Kraftstoff- Sammelleitung 22 verbunden ist.
Zwischen dem Rotor 46 und dem Ring 58 ist ein Rihgraum 90 gebildet. Über eine Strömungsdrossel 92 im Dichtelement 42 ist dieser Ringraum 90 mit dem Vorförderpumpen-Auslass 36 fluidisch verbunden. Über eine weitere nicht sichtbare Strömungsdrossel ist der Ringraum 90 mit einem Auslass verbunden, der unter normalem Atmosphärendruck steht.
Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10 arbeitet folgendermaßen: Vom Niederdruck-Einlass 18 wird der Kraftstoff über die Flügelzellenpumpe 34 auf ein bestimmtes Niveau vorkomprimiert. Dieses Druckniveau liegt am Vorförderpumpen-Auslass 36 an. Der vorkomprimierte Kraftstoff wird über den Strömungskanal 66, die Zumesseinheit 68 und den Strömungskanal 70 zum Hauptförderpu pen-Einlass 72 gefördert. Da der Druck im Ringraum 90 zwischen dem Rotor 46 und dem Ring 58 aufgrund der Strömungsdrossel 92 und der weiteren nicht sichtbaren Strömungsdrossel kleiner ist als der Druck am Hauptförderpumpen-Einlass 72, bewegen sich die Förderkolben 52 bei einer Drehung des Rotors 46 zunächst radial nach außen. Unterstützt wird diese Bewegung durch die Zentrifugalkraft . Somit wird der entsprechende,* in den Durchgangsbohrungen 50 vorhandene Förderraum 94 mit Kraftstoff gefüllt. Durch die Welle 28 wird der Rotor 46 weitergedreht, so dass der mit Kraftstoff gefüllte Förderraum 94 vom nierenförmigen Hauptförderpumpen-Einlass 72 getrennt wird. Im Verlauf der Bewegung wird der Förderraum 94 stattdessen mit dem Hochdruck-Auslass 20 verbunden. Aufgrund der Exzentrizität zwischen Rotor 46 und Ring 58 wird gleichzeitig der Förderkolben 52 radial nach innen gedrückt, so dass der im Förderraum 94 vorhandene Kraftstoff über den Hochdruck- Auslass 20 in die Kraftstoff-Sammelleitung 22 gefördert wird.
In der Kraftstoff -Sammelleitung 22 wird der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert. Von der Kraftstoff- Sammelleitung 22 kann der Kraftstoff über die Zweigleitungen 84 und die Gewindeanschlüsse 86 wieder abgegeben werden. Der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 22 wird dabei durch das Druckbegrenzungsventil 82 auf einen maximalen Wert begrenzt . Die Überwachung des Drucks in der Kraftstoff-Sammelleitung 22 erfolgt durch den Drucksensor 88.
Nun wird auf das in Figur 3 dargestellte
Ausführungsbeispiel Bezug genommen. In diesem sind nur jene Teile bezeichnet, die sich vom ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden. Alle anderen Teile sind im Wesentlichen gleich.
Der Hauptunterschied zwischen dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel und dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Hochdruck- Kraftstoffpumpe 10 ist der, dass das Gehäuse 12 der in Figur 3 dargestellten Kraftstoff -Hochdruckpumpe 10 nicht nur zwei-, sondern dreiteilig ist. Die entsprechenden Teile tragen die Bezugszeichen 14a und 14b sowie 16.
Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10 gilt im Bezug auf die Bezugszeichen das zu Figur 3 Gesagte. Im Gegensatz zu dem in Figur 3 dargestellten Ausführunsgbeispiel ist bei jenem in Figur 4 das Gehäuse 12 nicht nur drei-, sondern 4- teilig. Die entsprechenden Teile tragen die Bezugszeichen 14a, 14b, 16a und 16b. Ferner ist die Kraftstoff- Sammelleitung 22 volumenoptimiert ausgestaltet.
In Figur 5 ist schematisch eine Brennkraftmaschine dargestellt. Sie trägt das Bezugszeichen 96. Sie umfasst ein Kraftstoffsystem 98. Dieses beinhaltet wiederum einen Kraftstoffbehälter 100, aus dem über eine elektrische Kraf stoffpumpe 102 der Kraftstoff zu der Hochdruck- Kraftstoffpumpe 10 gefördert wird. Diese ist wie in Figur 1 ausgebildet. An die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10 sind insgesamt vier Einspritzventile 104 angeschlossen, welche den Kraftstoff direkt in einen Brennraum 106 einspritzen.

Claims

Ansprüche
1. Hochdruck-Kraftstof pumpe (10) für ein Kraftstoffsystem (98) einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine (96), mit einem Gehäuse (12), mit einem Niederdruck-Einlass (18) und mit einem Hochdruck-Auslass (20), welcher mit* einer Kraftstoff -Sammelleitung (22) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoff-Sammelleitung (22) in das Gehäuse (12) der Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) integriert ist .
2. Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein um eine drehfeste Achse (54) drehbares Pumpenteil (46) umfasst und die Kraftstoff- Sammelleitung mindestens bereichsweise in der drehfesten Achse (54) , insbesondere koaxial zu der drehfesten Achse
(54), angeordnet ist.
3. Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Radialkolbenpumpe (48) umfasst .
4. Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialkolbenpumpe (48) eine radial nach innen fördernde Radialkolbenpumpe ist.
5. Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Radialkolbenpumpe (48) einen Pumpenraum umfasst, in dem ein Rotor (46) angeordnet ist, welcher auf einer zur Längsachse des Pumpenraums exzentrisch angeordneten Achse (54) drehbar gelagert ist, dass der Pumpenraum radial durch einen drehbaren Ring (58) begrenzt ist, und dass mindestens ein Kolben {52) vorgesehen ist, welcher im Rotor (46) radial verschieblich angeordnet ist und mit einem radialen Ende an dem drehbaren Ring (58) anliegt.
6. Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der drehbare Ring (58) durch ein umlaufendes Rollenlager (60) gelagert ist.
7. Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorförderpumpe (34) und eine fluidisch nach der
Vorförderpumpe (34) angeordnete Hauptförderpumpe umfasst, welche in den Hochdruck-Auslass (20) fördert.
8. Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorförderpumpe eine Flügelzellenpumpe (34) und die Hauptförderpumpe eine Radialkolbenpumpe (48) umfasst.
9. Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) nach den Ansprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen dem Rotor (46) und der radial äußeren Wand des Pumpenraums gebildete Ringraum (90) der Radialkolbenpumpe (48) über eine erste Drossel (92) fluidisch mit der Auslassseite (36) der Vorförderpumpe (34) und über eine zweite Drossel mit einem Auslass verbunden ist.
10. Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorförderpumpe (34) und die Hauptförderpumpe (48) von einer gemeinsamen Welle (28) angetrieben werden.
11. Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) mehrteilig (14, 16) ist.
12. Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoff-Sammelleitung
(22) in einem Gehäuseteil (16) vorgesehen ist, dessen Außenkontur in einem Bereich die stationäre Achse (54) bildet.
13. Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (16), in dem die Kraftstoff-Sammelleitung (22) vorgesehen ist, wiederum mehrteilig ist (16a, 16b) .
14. Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kraftstoff-Sammelleitung (22) ein Druckbegrenzungsventil (88) angeordnet ist.
15. Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kraftstoff-Sammelleitung (22) ein Drucksensor (88) angeordnet ist.
16. Kraftstoffsystem (98) mit einem Kraftstoffbehälter (100) , mit mindestens einem Einspritzventil (104) , welches den Kraftstoff direkt in den Brennraum (106) einer Brennkraftmaschine (96) einspritzt, mit mindestens einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) und mit einer Kraftstoff- Sammelleitung (22) , an die das Einspritzventil (104) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ausgebildet ist.
17. Brennkraftmaschine (96) mit mindestens einem Brennraum (106) , in den der Kraftstoff direkt eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Kraftstoffsystem (98) nach Anspruch 16 aufweist.
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