EP2344749B1 - Kraftstoff-hochdruckpumpe für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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EP2344749B1
EP2344749B1 EP09782970.9A EP09782970A EP2344749B1 EP 2344749 B1 EP2344749 B1 EP 2344749B1 EP 09782970 A EP09782970 A EP 09782970A EP 2344749 B1 EP2344749 B1 EP 2344749B1
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EP
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pressure
high pressure
pump
fuel pump
valve
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Berthold Pfuhl
Peter Ropertz
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F02M59/10—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive
    • F02M59/102—Mechanical drive, e.g. tappets or cams

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • Direct-injection high-pressure fuel pumps usually have a low-pressure range and a high-pressure range.
  • An electric prefeed pump delivers the fuel from a tank into the low-pressure region, from which the fuel is conveyed via the high-pressure fuel pump into a fuel rail ("common rail") connected to the high-pressure region.
  • the pressure in the fuel rail is usually controlled by a pressure control and / or a quantity control valve, the valves u.a. be controlled by an evaluation of signals from a pressure sensor of a control and / or regulating device.
  • the pressure control valve can also work mechanically.
  • WO 2005/031161 A2 From the WO 2005/031161 A2 is a high-pressure fuel pump with a pressure damper known. Through the pressure damper, the fuel flows into the pump element of the high-pressure fuel pump.
  • the object of the invention is to provide or further develop a fuel high-pressure pump for an internal combustion engine of the type mentioned, which works reliably and is compact.
  • the fuel high-pressure pump should be inexpensive.
  • the high-pressure fuel pump On account of the configuration of the high-pressure fuel pump, on the one hand installation space in the engine compartment of a motor vehicle is saved; on the other hand, the well-known external dimensions of the high-pressure fuel pump can be maintained by clever integration of the pressure control device in the high-pressure fuel pump. Additional hydraulic lines are not required. This advantageously leads to a very compact construction of the high-pressure fuel pump. Due to the omission of the quantity control of the fuel, the high-pressure fuel pump also requires no quantity control valve with an associated output stage and an electrical control line. Furthermore, the pressure sensor necessary for an electronic control can be dispensed with. This makes the invention particularly cost effective and also saves engine power. Since the unnecessary amount of fuel is diverted to the low pressure range, a pressure limiting function is guaranteed.
  • the present invention is based on the idea that when using a less pressure-sensitive fuel system in an internal combustion engine, for example, a constant pressure system, can be dispensed with a complex electronic quantity control of fuel.
  • the pressure control in the high pressure area is carried out in this condition then via a mechanical pressure control device which is integrated into the high-pressure pump.
  • the pressure control device is arranged hydraulically between the low-pressure region and the high-pressure region.
  • the unused amount of fuel from the high pressure area is returned to the low pressure area.
  • an at least substantially constant pressure on the high-pressure side arises during operation of the internal combustion engine.
  • the mechanical pressure control device comprises a mechanical pressure control valve, in particular a mechanical, for example, spring-loaded check valve.
  • Mechanical pressure control valves are relatively simple, reliable and therefore inexpensive. This especially applies to check valves. Such also builds extremely small and is therefore easily integrated into the high-pressure fuel pump.
  • a mechanical throttle is arranged upstream, so that negative effects on the control behavior in the fuel rail, especially when using single-cylinder fuel pumps, due to unwanted pressure pulsations of the high-pressure pump can be reduced. This reduces wear of the pressure regulating valve.
  • the throttle may be formed as a separate throttle element or other cross-sectional constriction in a high pressure side inlet channel, a valve seat body or a receiving opening in the pump housing.
  • the pressure control valve is arranged eccentrically in the pump housing of the high-pressure fuel pump in a bore, and that optionally also a connection bore is arranged eccentrically from the pressure regulating valve to the high-pressure region.
  • the central central region in the pump housing is known to be reserved for the actual pump functions of the high-pressure fuel pump. In the off-center area, however, there is enough room to integrate the pressure control function. This makes the high-pressure fuel pump to a very effective and compact structure. In addition, this makes the machining of the pump housing easier.
  • a limit pressure in the high-pressure region is established by a valve spring and / or a sealing diameter between valve element and valve seat of the pressure regulating device.
  • the pressure control device has a cartridge-like valve housing.
  • the pressure control device can be manufactured and adjusted as a separate module and then added to the pump housing and, for example, held by a pressure between the sleeve and the pump housing.
  • the adjustment of the function of the pressure control valve is easier because among other things, with a hydraulic adjustment of the opening pressure, the pump housing does not have to be cleaned for further assembly steps.
  • the pump housing is not a reject part in a misadjustment.
  • the inlet valve is arranged coaxially with the pump piston of the high-pressure fuel pump. This makes it possible to achieve a high degree of delivery of fuel from the low-pressure region, which is further enhanced if, between a pressure damper of the high-pressure fuel pump and the inlet valve, the diameter of the corresponding connection bore is relatively large with respect to the opening of the inlet valve.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a fuel system 8 for an internal combustion engine (not shown) with a high-pressure fuel pump 10.
  • the fuel system is, as will be explained, in an in FIG. 1 subdivided low-pressure region 12 shown on the left hand side and a high pressure region 14 shown on the right hand side.
  • a pre-feed pump 16 arranged in the low-pressure region 12 pumps fuel from a fuel reservoir 18 via a low-pressure line 20 with a prefeed pressure to an inlet connection 22 of the high-pressure fuel pump 10.
  • a filter 24 and a pressure damper 26 are arranged in the low-pressure region 12.
  • the pressure damper 26 dampens pulsations arising in the high-pressure fuel pump 10 on the low-pressure side and ensures a high delivery rate even with high numbers of rotations and cams.
  • the fuel is sucked into a working chamber 30 of the high-pressure fuel pump 10.
  • the volume of the working space 30 depends on the position of a pump piston 32 in a pump cylinder 34.
  • the working space 30 is increased, whereby fuel is sucked.
  • the fuel is highly compressed and conveyed via an outlet valve 36 and an outlet connection 38 belonging to the high-pressure region 14 via a high-pressure line 40 into a rail 42.
  • injectors 44 are connected, which inject the fuel directly into combustion chambers 46 of the internal combustion engine.
  • the pump piston 32 is driven by a cam 48, which is driven by the internal combustion engine - for example via a cam or crankshaft (not shown).
  • the cam 48 may also be part of the cam or crankshaft.
  • a piston leakage, which arises in the gap between the pump piston 32 and the pump cylinder 34 is returned via a return line 52 in the low pressure region 12.
  • pulsations occur. These pulsations could adversely affect the pressure control function in the rail 42.
  • a throttle 56 is arranged hydraulically in front of the pressure regulating valve 54, whereby the pulsations before the pressure regulating valve 54 and its wear are reduced.
  • FIG. 2 shows the high-pressure fuel pump 10 in a perspective view.
  • the inlet connection 22 (low-pressure region 12) and the outlet connection 38 (high-pressure region 14) are arranged on a pump housing 58.
  • a filter 64 is integrated in the inlet pipe 22 in the inlet pipe 22.
  • the high-pressure fuel pump 10 comprises an inwardly dented cover 66 and a flange plate 68 for fastening the high-pressure fuel pump 10, for example, to a cylinder head of the internal combustion engine. Both parts 66 and 68 are fixedly connected to the pump housing 58.
  • the pump piston 32 projects out of the pump housing 58 down.
  • a piston spring 70 is supported on the one hand on a spring plate 72 which is fixedly connected to the pump piston 32, and on the other hand (not visible) on the pump housing 58 from.
  • the force of the piston spring 70 is thus introduced via the spring plate 72 in the pump piston 32. This ensures during operation that the pump piston 32 always follows the cam contour.
  • FIG. 3 shows the inlet port 22 is connected to the filter 64 via a to a longitudinal axis 73 of the pump housing 58 eccentric bore 74 with a lying below the cover 66 receiving space (no reference numeral) for the pressure damper 26.
  • the receiving space is in turn connectable to the pump working chamber 30 via two bore sections 78 and 80 coaxial with the pump housing 58 and the inlet valve 28.
  • the pump piston 32 is displaceably mounted in a cylinder liner 82. During a suction phase of the pump piston 32, the fuel passes through the holes 78 and 80 and the inlet valve 28 into the pump working space 30.
  • the pump working chamber 30 and the outlet valve 36 are hydraulically connected via a bore 88 in the pump housing 58 with each other.
  • the pressure control valve 54 is arranged eccentrically in the pump housing 58 in a bore 90 in parallel to the longitudinal axis 73. The cutting plane of FIG. 5 So it is not centered, but is spaced from the longitudinal axis 73.
  • High pressure side the pressure regulating valve 54 is connected via a spaced from the longitudinal axis 73 bore 92 with the outlet valve 36.
  • the pressure regulating valve 54 is connected via the bore 90 with the receiving space for the pressure damper 26.
  • the pressure regulating valve 54 includes a valve seat (not numbered) on a valve seat body 94 with an inlet bore 95, a ball valve body 96, a spring guide 98, a valve spring 100 and a spring holder 102nd
  • valve seat body 94 is firmly anchored, for example via a pressure in the bore 90.
  • the valve spring 100 pushes the valve body 96 into the valve seat.
  • the valve body is spherical.
  • the valve spring 100 is supported on the spring holder 102.
  • the spring holder 102 is in turn firmly anchored in the bore 90 (for example via a pressure).
  • the opening pressure is set via the press-in path of the spring holder 102.
  • the high-pressure fuel pump 10 operates as follows: During a downward movement of the pump piston 32 ("suction stroke"), fuel is injected via the inlet valve 28 into the working space 30. During an upward movement (“delivery stroke”), the fuel in the working space 30 is compressed and conveyed via the outlet valve 36 into the high-pressure line 40. Exceeds the pressure in the high pressure region 14, the limit pressure of the pressure control valve 54, this opens by the valve body 96 lifts off the valve seat, so that fuel can flow into the receiving space of the pressure damper 26 and thus in the low pressure region 12. If the pressure in the high-pressure region 14 drops below the limiting pressure of the pressure regulating valve 54, this closes again. In this way, the pressure in the high-pressure region 14 is kept substantially constant, namely at the limit pressure or opening pressure of the pressure regulating valve 54.
  • FIG. 7 shows a variant of the high-pressure fuel pump 10. It is true that such elements and areas that have equivalent functions to previously described elements and Beeez, carry the same reference numerals and are not explained again.
  • the pressure regulating valve 54 is realized as a cartridge solution.
  • the assembly of the pressure control valve 54 and the setting of the opening pressure can be done outside of the pump housing 58 here.
  • the valve seat body 94 is inserted into a sleeve 104 and held, for example via a pressure.
  • the spring guide 98 and the valve spring 100 and the spring holder 102 is inserted into the sleeve 104. Again, the spring force and thus the opening pressure is adjusted by the position of the spring holder 102.
  • the spring holder 102 may, as in FIG. 7 shown, are screwed into the sleeve 104.
  • pressing is also possible.
  • a throttle 56 is further positioned in the bore 92. It is also conceivable to arrange the throttle 56 in the bore 90. As an alternative to the throttle 56, the inlet bore 95 can also have a reduced cross-section in some areas in the valve seat body 94, as a result of which a throttling function is likewise achieved.

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Kraftstoff-Hochdruckpumpen mit Direkteinspritzung verfügen üblicherweise über einen Niederdruckbereich und einen Hochdruckbereich. Eine elektrische Vorförderpumpe fördert den Kraftstoff aus einem Tank in den Niederdruckbereich, aus dem der Kraftstoff über die Kraftstoff-Hochdruckpumpe in eine mit dem Hochdruckbereich verbundene Kraftstoff-Sammelleitung ("Common-Rail" genannt) gefördert wird. Der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung wird üblicherweise durch ein Druckregel- und/oder ein Mengensteuerventil geregelt, wobei die Ventile u.a. über eine Auswertung von Signalen eines Drucksensors von einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung gesteuert werden. Das Druckregelventil kann dabei auch mechanisch arbeiten.
  • Aus der EP 0 299 337 A2 , EP 0 837 986 B1 , EP 0 974 008 B1 und DE 196 12 413 A1 sind bereits Vorrichtungen zu einer Regelung des Kraftstoffdruckes bekannt.
  • Aus der DE 103 27 411 A1 ist ein Druckbegrenzungsventil für eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe bekannt.
  • Aus der DE 10 2007 010 502 A1 ist eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit einer elektrisch betätigten Zumesseinheit bekannt.
  • Aus der nachveröffentlichten DE 10 2007 030 224 A1 ist eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit einer hydraulisch betätigten Zumesseinheit bekannt.
  • Aus der WO 2005/031161 A2 ist eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem Druckdämpfer bekannt. Durch den Druckdämpfer strömt der Kraftstoff in das Pumpenelement der Kraftstoffhochdruckpumpe.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen bzw. weiterzuentwickeln, die zuverlässig arbeitet und kompakt aufgebaut ist. Außerdem soll die Kraftstoff-Hochdruckpumpe kostengünstig sein.
  • Die Aufgabe wird durch eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.
  • Durch die Ausgestaltung der Kraftstoff-Hochdruckpumpe wird einerseits Bauraum im Motorbereich eines Kraftfahrzeugs gespart, andererseits können durch geschickte Integration der Druckregeleinrichtung in der Kraftstoff-Hochdruckpumpe die bekannten Außenabmessungen der Kraftstoff-Hochdruckpumpe beibehalten werden. Zusätzliche hydraulische Leitungen sind nicht erforderlich. Dies führt vorteilhafterweise zu einer sehr kompakten Bauweise der Kraftstoff-Hochdruckpumpe. Wegen des Verzichts auf die Mengensteuerung des Kraftstoffs benötigt die Kraftstoff-Hochdruckpumpe zudem kein Mengensteuerventil mit einer dazugehörenden Endstufe und einer elektrischen Ansteuerleitung. Ferner kann der für eine elektronische Steuerung notwendige Drucksensor entfallen. Dies macht die Erfindung besonders kostengünstig und spart außerdem Motorleistung. Da die nicht benötigte Kraftstoffmenge in den Niederdruckbereich abgesteuert wird, ist auch eine Druckbegrenzungsfunktion gewährleistet.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zu Grunde, dass bei einem Einsatz eines weniger drucksensiblen Kraftstoffsystems in einer Brennkraftmaschine, bspw. eines Konstantdrucksystems, auf eine aufwendige elektronische Mengensteuerung an Kraftstoffverzichtet werden kann. Die Druckregelung im Hochdruckbereich erfolgt bei dieser Voraussetzung dann über eine mechanische Druckregeleinrichtung, welche in die Hochdruckpumpe integriert ist. Die Druckregeleinrichtung ist hydraulisch zwischen dem Niederdruckbereich und dem Hochdruckbereich angeordnet. Mit Erreichen eines vorab einstellbaren Öffnungsdruckes der Druckregeleinrichtung wird die nicht benötigte Kraftstoffmenge vom Hochdruckbereich in den Niederdruckbereich zurückgeführt. Dadurch stellt sich im Betrieb der Brennkraftmaschine ein zumindest im Wesentlichen konstanter Druck auf der Hochdruckseite ein.
  • Bei einer ersten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die mechanische Druckregeleinrichtung ein mechanisches Druckregelventil, insbesondere ein mechanisches, beispielsweise federbeaufschlagtes Rückschlagventil umfasst. Mechanische Druckregelventile sind relativ einfach aufgebaut, zuverlässig und damit kostengünstig. Dies gilt insbesondere für Rückschlagventile. Ein solches baut außerdem extrem klein und ist daher problemlos in die Hochdruck-Kraftstoffpumpe integrierbar.
  • Besonders vorteilhaft ist, wenn stromaufwärts von einem Ventilelement der Druckregeieinrichtung eine mechanische Drossel vorgeordnet ist, so dass negative Auswirkungen auf das Regelverhalten in der Kraftstoff-Sammelleitung, insbesondere bei Verwendung von Ein-Zylinderkraftstoffpumpen, aufgrund von unerwünschten Druckpulsationen der Hochdruckpumpe reduziert werden. Damit wird ein Verschleiß des Druckregelventils verringert. Die Drossel kann als separates Drosselelement oder sonstige Querschnittsverengung in einem hochdruckseitigen Zulaufkanal, einem Ventilsitzkörper oder einer Aufnahmeöffnung im Pumpengehäuse ausgebildet sein.
  • Ferner wird vorgesehen, dass das Druckregelventil exzentrisch in dem Pumpengehäuse der Kraftstoff-Hochdruckpumpe in einer Bohrung angeordnet ist, und dass gegebenenfalls auch eine Verbindungsbohrung von dem Druckregelventil zum Hochdruckbereich außermittig angeordnet ist. Der mittlere, zentrale Bereich in dem Pumpengehäuse ist bekanntermaßen den eigentlichen Pumpenfunktionen der Kraftstoff-Hochdruckpumpe vorbehalten. Im außermittigen Bereich findet sich jedoch genügend Raum, um die Druckregelfunktion zu integrieren. Dies macht die Kraftstoff-Hochdruckpumpe zu einer sehr effektiv nutzbaren und kompakt aufgebauten Einrichtung. Außerdem macht dies die Zerspanung des Pumpengehäuses einfacher.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass durch eine Ventilfeder und/oder einen Dichtdurchmesser zwischen Ventilelement und Ventilsitz der Druckregeleinrichtung ein Grenzdruck im Hochdruckbereich festgelegt ist. Das bedeutet, dass beim Design der Druckregeleinrichtung, sowie ggf. bei der Montage der Kraftstoff-Hochdruckpumpe der Grenzdruck präzise eingestellt werden kann. Es bedarf also keiner Justierung an der gefertigten oder bereits in ein Kraftfahrzeug eingebauten Kraftstoff-Hochdruckpumpe. Ergänzend hierzu wird vorgeschlagen, dass die Druckregeleinrichtung ein patronenartiges Ventilgehäuse aufweist. Damit kann die Druckregeleinrichtung als separate Baugruppe gefertigt und eingestellt werden und anschließend in das Pumpengehäuse gefügt und bspw. über eine Pressung zwischen Hülse und Pumpengehäuse gehalten werden. Die Einstellung der Funktion des Druckregelventils ist einfacher, da unter anderem bei einer hydraulischen Einstellung des Öffnungsdrucks nicht auch das Pumpengehäuse für weitere Montageschritte gereinigt werden muss. Zudem ist bei einer Fehleinstellung nicht auch das Pumpengehäuse ein Ausschussteil.
  • Vorteilhaft ist auch, wenn das Einlassventil koaxial zum Pumpenkolben der Kraftstoff-Hochdruckpumpe angeordnet ist. Dies ermöglicht ein Erreichen eines hohen Liefergrades an Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich, was noch dadurch gesteigert wird, wenn zwischen einem Druckdämpfer der Kraftstoff-Hochdruckpumpe und dem Einlassventil der Durchmesser der entsprechenden Verbindungsbohrung relativ groß gegenüber der Öffnung des Einlassventils ist.
    • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Nachfolgend werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung eines Kraftstoff-Systems mit einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe;
    Figur 2
    eine perspektivische Ansicht der Kraftstoff-Hochdruckpumpe von Figur 1;
    Figur 3
    einen teilweisen Längsschnitt durch die Kraftstoff-Hochdruckpumpe aus Figur 1 mit einem geschnittenen Einlassbereich;
    Figur 4
    einen Längsschnitt der Kraftstoff-Hochdruckpumpe aus Figur 1 mit einem geschnittenen Auslassbereich;
    Figur 5
    einen Längsschnitt der Kraftstoff-Hochdruckpumpe aus Figur 1 mit einem geschnittenen Druckregelventil (Schnittebene V-V in Figur 6);
    Figur 6
    einen Querschnitt durch die Kraftstoff-Hochdruckpumpe aus Figur 1; und
    Figur 7
    eine Darstellung ähnlich Figur 5 einer Variante der Kraftstoff-Hochdruckpumpe aus Figur 2.
    Detaillierte Beschreibung
  • Anhand von Figur 1 werden Aufbau und allgemeine Funktion der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Hochdruckpumpe prinzipiell erläutert. Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftstoff-Systems 8 für eine Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) mit einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10. Das Kraftstoffsystem ist, wie noch ausgeführt werden wird, in einen in Figur 1 linkerhand gezeigten Niederdruckbereich 12 und einen rechterhand gezeigten Hochdruckbereich 14 unterteilt. Eine im Niederdruckbereich 12 angeordnete Vorförderpumpe 16 pumpt Kraftstoff von einem Kraftstoffvorratsbehälter 18 über eine Niederdruckleitung 20 mit einem Vorförderdruck zu einem Einlassstutzen 22 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10. In der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 sind in dem Niederdruckbereich 12 ein Filter 24 und ein Druckdämpfer 26 angeordnet. Der Druckdämpfer 26 dämpft in der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 entstehende Pulsationen niederdruckseitig und sorgt für einen hohen Liefergrad auch bei hohen Dreh- und Nockenzahlen.
  • Über ein Einlassventil 28 wird der Kraftstoff in einen Arbeitsraum 30 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 angesaugt. Das Volumen des Arbeitsraumes 30 hängt von der Stellung eines Pumpenkolbens 32 in einem Pumpenzylinder 34 ab. Während einer Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 32 wird der Arbeitsraum 30 vergrößert, wodurch Kraftstoff angesaugt wird. Während der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 32 wird der Kraftstoff hoch verdichtet und über ein Auslassventil 36 und einen zum Hochdruckbereich 14 gehörenden Auslassstutzen 38 über eine Hochdruckleitung 40 weiter in ein Rail 42 gefördert. An das Rail 42 sind Einspritzventile 44 angeschlossen, die den Kraftstoff direkt in Brennräume 46 der Brennkraftmaschine einspritzen.
  • Der Pumpenkolben 32 wird über einen Nocken 48 angetrieben, der von der Brennkraftmaschine angetrieben wird - beispielsweise über eine Nocken- oder Kurbelwelle (nicht dargestellt). Der Nocken 48 kann auch Teil der Nocken- oder Kurbelwelle sein. Eine Abdichtung des Pumpenkolbens 32 zum Nocken 48 erfolgt über ein Dichtelement 50. Eine Kolbenleckage, die im Spalt zwischen dem Pumpenkolben 32 und dem Pumpenzylinder 34 entsteht, wird über eine Rückführleitung 52 in den Niederdruckbereich 12 zurückgeführt.
  • Da im Normalbetrieb die Fördermenge des Pumpenkolbens 32 größer als die eingespritzte Kraftstoffmenge ist, wird eine nicht benötigte Kraftstoffmenge auf der Hochdruckseite 14 über ein rein mechanisch arbeitendes Druckregelventil 54 wieder in den Niederdruckbereich 12 zurückgeführt. Der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 42 entspricht damit im Wesentlichen dem Öffnungsdruck des Druckregelventils 54.
  • Auch im Hochdruckbereich 14 entstehen insbesondere bei Verwendung von Ein-Zylinderpumpen Pulsationen. Diese Pulsationen könnten die Druckregelfunktion im Rail 42 negativ beeinflussen. Zur Entkoppelung wird eine Drossel 56 hydraulisch vor dem Druckregelventil 54 angeordnet, wodurch die Pulsationen vor dem Druckregelventil 54 und dessen Verschleiß verringert werden.
  • Die nachfolgenden Figuren zeigen den Aufbau der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 in perspektivischen oder Schnitt-Darstellungen stärker im Detail. Dabei sei darauf hingewiesen, dass aus Vereinfachungs- und Übersichtlichkeitsgründen nicht in allen Figuren alle Komponenten mit Bezugszeichen versehen sind.
  • Figur 2 zeigt die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 in einer perspektivischen Ansicht. An einem Pumpengehäuse 58 sind der Einlassstutzen 22 (Niederdruckbereich 12) und der Auslassstutzen 38 (Hochdruckbereich 14) angeordnet. In den Einlassstutzen 22 ist ein Filter 64 integriert. Weiterhin umfasst die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 einen nach innen eingedellten Deckel 66 und ein Flanschblech 68 zum Befestigen der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 beispielsweise an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine. Beide Teile 66 und 68 sind mit dem Pumpengehäuse 58 fest verbunden. Der Pumpenkolben 32 ragt aus dem Pumpengehäuse 58 nach unten heraus. Eine Kolbenfeder 70 stützt sich einerseits an einem Federteller 72, der mit dem Pumpenkolben 32 fest verbunden ist, und andererseits (nicht sichtbar) am Pumpengehäuse 58 ab. Die Kraft der Kolbenfeder 70 wird also über den Federteller 72 in den Pumpenkolben 32 eingeleitet. Damit wird im Betrieb gewährleistet, dass der Pumpenkolben 32 der Nockenkontur stets folgt.
  • Wie aus Figur 3 hervorgeht, ist der Einlassstutzen 22 mit dem Filter 64 über eine zu einer Längsachse 73 des Pumpengehäuses 58 exzentrische Bohrung 74 mit einem unterhalb des Deckels 66 liegenden Aufnahmeraum (ohne Bezugszeichen) für den Druckdämpfer 26 verbunden. Der Aufnahmeraum ist wiederum über zwei zum Pumpengehäuse 58 koaxiale Bohrungsabschnitte 78 und 80 und das Einlassventil 28 mit dem Pumpen-Arbeitsraum 30 verbindbar. Der Pumpenkolben 32 ist in einer Zylinderbuchse 82 verschieblich gelagert. Während einer Saugphase des Pumpenkolbens 32 gelangt der Kraftstoff über die Bohrungen 78 und 80 und dem Einlassventil 28 in den Pumpen-Arbeitsraum 30. Wie aus Figur 4 hervorgeht, sind der Pumpen-Arbeitsraum 30 und das Auslassventil 36 hydraulisch über eine Bohrung 88 im Pumpengehäuse 58 miteinander verbunden. Aus den Figuren 5 und 6 ist ersichtlich, dass das Druckregelventil 54 im Pumpengehäuse 58 außermittig in einer Bohrung 90 in parallel zur Längsachse 73 angeordnet ist. Die Schnittebene von Figur 5 liegt also nicht mittig, sondern ist von der Längsachse 73 beabstandet. Hochdruckseitig ist das Druckregelventil 54 über eine von der Längsachse 73 ebenfalls beabstandete Bohrung 92 mit dem Auslassventil 36 verbunden. Auslassseitig ist das Druckregelventil 54 über die Bohrung 90 mit dem Aufnahmeraum für den Druckdämpfer 26 verbunden. Das Druckregelventil 54 umfasst einen Ventilsitz (ohne Bezugszeichen) an einem Ventilsitzkörper 94 mit einer Zulaufbohrung 95, einen Kugel-Ventilkörper 96, eine Federführung 98, eine Ventilfeder 100 und einen Federhalter 102.
  • Der Ventilsitzkörper 94 ist beispielsweise über eine Pressung fest in der Bohrung 90 verankert. Über die Federführung 98 drückt die Ventilfeder 100 den Ventilkörper 96 in den Ventilsitz. In Figur 5 ist der Ventilkörper kugelförmig. Je nach Federkraft und Dichtdurchmesser zwischen Ventilkörper 96 und Ventilsitz 94 ergibt sich ein definierter Öffnungsdruck. An der oberen Seite in Figur 5 stützt sich die Ventilfeder 100 an dem Federhalter 102 ab. Der Federhalter 102 ist wiederum (zum Beispiel über eine Pressung) fest in der Bohrung 90 verankert. Bei der Montage des Druckregelventils 54 wird über den Einpressweg des Federhalters 102 der Öffnungsdruck eingestellt.
  • Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 arbeitet folgendermaßen: Bei einer Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 32 ("Saughub") wird Kraftstoff über das Einlassventil 28 in den Arbeitsraum 30 eingesagt. Bei einer Aufwärtsbewegung ("Förderhub") wird der Kraftstoff im Arbeitsraum 30 komprimiert und über das Auslassventil 36 in die Hochdruckleitung 40 gefördert. Überschreitet der Druck im Hochdruckbereich 14 den Grenzdruck des Druckregelventils 54, öffnet dieses, indem der Ventilkörper 96 vom Ventilsitz abhebt, so dass Kraftstoff in den Aufnahmeraum des Druckdämpfers 26 und somit in den Niederdruckbereich 12 abströmen kann. Unterschreitet der Druck im Hochdruckbereich 14 den Grenzdruck des Druckregelventils 54, schließt dieses wieder. Auf diese Weise wird der Druck im Hochdruckbereich 14 im Wesentlichen konstant gehalten, nämlich auf den Grenzdruck bzw. Öffnungsdruck des Druckregelventils 54.
  • Figur 7 zeigt eine Variante der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10. Dabei gilt, dass solche Elemente und Bereiche, die äquivalente Funktionen zu bereits beschriebenen Elementen und Beereichen aufweisen, die gleichen Bezugszeichen tragen und nicht nochmals erläutert sind.
  • Bei der gezeigten alternativen Variante ist das Druckregelventil 54 als eine Patronenlösung realisiert. Die Montage des Druckregelventils 54 und das Einstellen des Öffnungsdrucks kann hier außerhalb des Pumpengehäuses 58 erfolgen. Der Ventilsitzkörper 94 wird in eine Hülse 104 gefügt und beispielsweise über eine Pressung gehalten. Nach dem Zusammensetzen des Ventilkörpers 96, der Federführung 98 und der Ventilfeder 100 wird auch der Federhalter 102 in die Hülse 104 eingefügt. Auch hier wird durch die Position des Federhalters 102 die Federkraft und damit der Öffnungsdruck eingestellt. Der Federhalter 102 kann, wie in Figur 7 dargestellt, in die Hülse 104 eingeschraubt werden. Alternativ zur Schraublösung ist auch eine Pressung möglich. Nachdem das Druckregelventil 54 montiert und eingestellt ist, wird es als Baugruppe in das Pumpengehäuse 58 gefügt und beispielsweise über eine Pressung zwischen Hülse 104 und Pumpengehäuse 58 gehalten.
  • Bei der in Figur 7 gezeigten Variante der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 ist ferner eine Drossel 56 in der Bohrung 92 positioniert. Es ist auch denkbar, die Drossel 56 in der Bohrung 90 anzuordnen. Alternativ zur Drossel 56 kann auch im Ventilsitzkörper 94 die Zulaufbohrung 95 bereichsweise einen verringerten Querschnitt aufweisen, wodurch ebenfalls eine Drosselfunktion erreicht wird.

Claims (11)

  1. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) für eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, mit einem Pumpengehäuse (58), einem Einlassventil (28), einem Auslassventil (36), einem Druckdämpfer (26), einem einlassseitigen Niederdruckbereich (12) und einem auslassseitigen Hochdruckbereich (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) eine rein mechanische Druckregeleinrichtung (54) zur Regelung eines konstanten Drucks im Hochdruckbereich (14) aufweist, dass die Druckregeleinrichtung (54) einen Ventilsitz, einen Ventilsitzkörper (94) mit einer Zulaufbohrung (95), einen kugelförmigen Kugel-Ventilkörper (96), eine Federführung (98), eine Ventilfeder (100) und einen Federhalter (102) aufweist, dass ein Einlass der Druckregeleinrichtung (54) mit dem Hochdruckbereich (14) der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) verbunden ist und dass ein Auslass der Druckregeleinrichtung (54) mit einem Aufnahmeraum des Druckdämpfers (26) verbunden ist und dass die Kraftstoff-Hochdruckpumpe ein Pumpengehäuse (58) aufweist, dass ein Deckel (66) mit dem Pumpengehäuse (58) fest verbunden ist, dass ein Aufnahmeraum des Druckdämpfer (26) unterhalb des Deckels (66) liegt, dass ein Einlassstutzen (22) über eine zu einer Längsachse (73) des Pumpengehäuses (58) parallele und exzentrische Bohrung (74) mit dem unterhalb des Deckels (66) liegenden Aufnahmeraum für den Druckdämpfer (26) verbunden ist, dass der Aufnahmeraum über das Einlassventil (28) mit dem Pumpen-Arbeitsraum (30) verbunden ist und die Druckregeleinrichtung (54) im Pumpengehäuse (58) außermittig in einer als Aufnahmeöffnung dienenden Bohrung (90) parallel zur Längsachse (73) des Pumpengehäuses (58) angeordnet ist
  2. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Druckregeleinrichtung ein mechanisches Druckregelventil, insbesondere ein mechanisches Rückschlagventil (54) umfasst.
  3. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts von einem Ventilelement (54) der Druckregeleinrichtung (54) eine Drossel (56) angeordnet ist.
  4. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (56) in einem Ventilsitzgehäuse des Druckregelventils (54) und/oder einer Verbindungsbohrung (92) in dem Pumpengehäuse (58) für die Druckregeleinrichtung (54) und/oder einem Zulaufkanal zur Druckregeleinrichtung (54) ausgebildet ist.
  5. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregeleinrichtung (54) in dem zylindrischen Pumpengehäuse (58) in der zur Längsachse (73) des Pumpengehäuses (58) versetzt angeordneten Aufnahmeöffnung (90) angeordnet ist.
  6. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine quer zur Längsachse (73) des Pumpengehäuses (58) verlaufende Verbindungsbohrung (92) von der Druckregeleinrichtung (54) zum Hochdruckbereich (14) von der Längsachse (73) beabstandet ist.
  7. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Druckregeleinrichtung (54) durch die Ventilfeder (100) und/oder einen Dichtdurchmesser zwischen Ventilelement (96) und Ventilsitz (94) ein Grenzdruck im Hochdruckbereich (14) festgelegt wird.
  8. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregeleinrichtung (54) ein patronenartiges Ventilgehäuse (104) aufweiset, welches in die Aufnahmeöffnung (90) des Pumpengehäuses (58) eingesetzt, vorzugweise in diese eingepresst ist.
  9. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (28) koaxial zu einem Pumpenkolben (32) der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) angeordnet ist.
  10. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregeleinrichtung (54) parallel zu einem Pumpenkolben (32) der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) in der Aufnahmeöffnung (90) des Pumpengehäuses (58) angeordnet ist.
  11. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnung (90) über eine Verbindungsbohrung (92) mit dem Hochdruckbereich (14) der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) verbunden ist.
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