WO2009135709A1 - Hochdruckkraftstoffpumpe zum betrieb einer brennkraftmaschine - Google Patents

Hochdruckkraftstoffpumpe zum betrieb einer brennkraftmaschine Download PDF

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Robert Bosch Gmbh
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    • F04B53/16—Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure fuel pump for operating an internal combustion engine having a pump housing, in which at least two pump pistons, which are in contact with a pump camshaft mounted in the middle of the pump housing, are displaceably guided in piston bores and on which above
  • a high-pressure fuel pump for internal combustion engines in which three pump pistons are arranged at 120 ° to each other in a pump housing. These pump pistons are driven via a pump camshaft mounted in the pump housing by means of a common cam. Through this contact between the cam and the respective pump piston is a rotation of the
  • the invention includes the technical teaching that a combination of the high pressure fuel and the high pressure port are placed in one of the pump cylinder heads.
  • the pump cylinder heads have a higher strength due to the fact that they are hardened components, so that intersections and the placement of the high-pressure connection in this area have a lower load-bearing effect.
  • the high-pressure lines in the high pressure port having the pump cylinder head open eccentrically in a high-pressure valve bore, which communicates with the high pressure port in the further course. Due to the eccentric opening, the
  • High pressure resistance can be further increased in this area, while summarizing the high pressure lines of the individual pump cylinder heads in the high pressure valve bore is a compact design.
  • the at least two pump cylinder heads are sealed by metal seals with siggers in the region of the high-pressure lines relative to the pump housing. In this way, a reliable sealing of the high pressure lines in the area
  • the pump cylinder heads are arranged opposite one another when using two pump pistons, while for connecting the two pump cylinder heads the High-pressure line is passed through the pump housing in the region of a bearing with a small diameter of the pump camshaft.
  • the pump cylinder heads are arranged at a 120 ° angle to each other when using three pump piston, of which at a
  • the pump cylinder heads have all two connections for
  • High pressure lines wherein at the pump cylinder heads, in which not the high pressure port is placed, a port through the pump housing is closed. This has the advantage that the same components can be used for all pump cylinder heads, but the second line only comes into play with the pump cylinder head in which the high-pressure port is located.
  • the high-pressure lines are each perpendicular to the contact surface with the pump housing led into the pump cylinder heads. In this way, the sealed cross section can be kept small.
  • Figure 1 is a sectional view of the invention
  • Figure 2 is a sectional view taken along the line A-A in Figure 1;
  • Figure 3 is a sectional view of the invention
  • FIG. 1 shows a sectional view of the high-pressure fuel pump according to the invention according to a first embodiment, which has a pump housing 1, in which three, in a 120 ° Angle to each other arranged piston bores 2a to 2c are provided.
  • a bore 3 for a pump camshaft not shown here is placed in the middle of the pump housing 1.
  • a respective pump cylinder head 4 a to 4 c is placed on the pump housing 1.
  • the pump cylinder heads 4a to 4c each have a high-pressure valve bore 5a to 5c, in each of which a high-pressure valve is placed, to which the compressed fuel is conveyed during an upward movement of the respective pump piston.
  • high-pressure valve bores 5a to 5c each have two eccentric connection lines leading to the respective bottom surface of the pump cylinder head 4a to 4c.
  • the high-pressure valve bore 5a of the pump cylinder head 4a is connected to the high-pressure valve bore 5c of the pump cylinder head 4c by means of a high-pressure valve bore 5c and by means of a high-pressure line 7, which is likewise arranged in the pump housing 1, with the high-pressure valve bore 5b of the pump
  • Base surface of the pump cylinder head 4a can be detected.
  • the piston bore 2a On the opposite side of the high pressure valve bore 5a the piston bore 2a is arranged a suction valve 9 via which is sucked at a suction movement of the respective pump piston under low pressure fuel.
  • a high pressure port 10 At the end of the high pressure valve bore 5 a is also a high pressure port 10 to connect to a
  • High-pressure accumulator of the internal combustion engine provided.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the high-pressure fuel pump according to the invention.
  • the high-pressure lines 6 and 7 are not arranged in a plane of the pump housing 1, but lie one behind the other.
  • the connecting lines to the high-pressure lines 6 and 7 are formed perpendicular to the base surface of the pump cylinder heads 4a 'to 4c'. The confluence of these connecting lines is apparent from FIG. 4, which shows a sectional view of the pump cylinder head 4a 'along the line B-B. It can be seen that the connecting lines open one behind the other in the high pressure valve bore 5a.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckkraftstoffpumpe zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Pumpengehäuse (1), in welchem mindestens zwei Pumpenkolben, welche mit einer in der Mitte des Pumpengehäuses (1) gelagerten Pumpennockenwelle in Kontakt stehen, in Kolbenbohrungen (2a bis 2c) verschiebbar geführt sind und auf welchen oberhalb der Kolbenbohrungen (2a bis 2c) jeweils ein Pumpenzylinderkopf (4a bis 4c; 4a' bis 4c') aufgesetzt ist, wobei oberhalb der mindestens zwei Pumpenkolben, in dem jeweiligen Pumpenzylinderkopf (4a bis 4c; 4a' bis 4c') jeweils ein Druckraum angeordnet ist, in welchem bei Bewegung des jeweiligen Pumpenkolbens über jeweils ein Saugventil (9) Kraftstoff ansaugbar und anschließend auf Hochdruck verdichtbar ist, wobei der unter Hochdruck stehende Kraftstoff der Druckräume über Hochdruckventile und Hochdruckleitungen (6, 7) in einem gemeinsamen Hochdruckanschluss (10) zusammenführbar ist, wobei ferner die Zusammenführung des unter Hochdruck stehenden Kraftstoffs und der Hochdruckanschluss (10) in einem der mindestens zwei Pumpenzylinderköpfe (4a; 4a') platziert sind.

Description

Hochdruckkraftstoffpumpe zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckkraftstoffpumpe zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Pumpengehäuse, in welchem mindestens zwei Pumpenkolben, welche mit einer in der Mitte des Pumpengehäuses gelagerten Pumpennockenwelle in Kontakt stehen, in Kolbenbohrungen verschiebbar geführt sind und auf welchem oberhalb der
Kolbenbohrungen jeweils ein Pumpenzylinderkopf aufgesetzt ist, wobei oberhalb der mindestens zwei Pumpenkolben, in dem jeweiligen Pumpenzylinderkopf jeweils ein Druckraum angeordnet ist, in welchem bei Bewegung des jeweiligen Pumpenkolbens über jeweils ein Saugventil Kraftstoff ansaugbar und anschließend auf Hochdruck verdichtbar ist, wobei der unter Hochdruck stehende Kraftstoff der Druckräume über Hochdruckventile und Hochdruckleitungen in einem gemeinsamen Hochdruckanschluss zusammenführbar ist.
Stand der Technik
Aus der DE 42 13 781 C2 ist bereits eine Hochdruckkraftstoffpumpe für Verbrennungsmotoren bekannt, bei welcher drei Pumpenkolben im 120° Winkel zueinander in einem Pumpengehäuse angeordnet sind. Diese Pumpenkolben werden über eine im Pumpengehäuse gelagerte Pumpennockenwelle mittels eines gemeinsamen Nockens angetrieben. Durch diesen Kontakt zwischen Nocken und dem jeweiligen Pumpenkolben wird eine Rotation der
Pumpennockenwelle in eine translatorische Bewegung des jeweiligen Pumpenkolbens umgesetzt, was in auf dem Pumpengehäuse aufgesetzten Pumpenzylinderköpfen und oberhalb des jeweiligen Pumpenkolbens angeordneten Druckräumen zu einem Ansaugen von Kraftstoff und anschließendem Verdichten führt. Der auf Hochdruck verdichtete Kraftstoff wird im Anschluss daran zu einem Hochdruckanschluss im Pumpenzylinderköpf geleitet, über welchen die Hochdruckkraftstoffpumpe mit einem Hochdruckspeicher der Brennkraftmaschine in Kontakt steht. Allerdings ist hierbei auch eine Zusammenlegung der Hochdruckleitungen der einzelnen Pumpenzylinderköpfe im Pumpengehäuse zu einem gemeinsamen Hochdruckanschluss üblich.
Nachteilhaft am bekannten Stand der Technik ist, dass durch eine derartige Zusammenlegung der Hochdruckleitungen
Verschneidungen im Pumpengehäuse entstehen, welche aufgrund einer niedrigen Hochdruckfestigkeit des Pumpengehäuses zu einer Beschränkung des Druckes des Kraftstoffs führen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochdruckkraftstoffpumpe zu schaffen, bei welcher eine höhere Hochdruckfestigkeit erreicht wird.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Die Erfindung umfasst die technische Lehre, dass eine Zusammenführung des unter Hochdruck stehenden Kraftstoffs und der Hochdruckanschluss in einem der Pumpenzylinderköpfe platziert sind. Die Pumpenzylinderköpfe weisen aufgrund der Tatsache, dass es sich um gehärtete Bauteile handelt, eine höhere Festigkeit auf, so dass sich Verschneidungen und die Platzierung des Hochdruckanschlusses in diesem Bereich belastungstechnisch geringer auswirken.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung münden die Hochdruckleitungen in dem den Hochdruckanschluss aufweisenden Pumpenzylinderköpf exzentrisch in einer Hochdruckventilbohrung, welche im weiteren Verlauf mit dem Hochdruckanschluss in Verbindung steht. Durch das exzentrische Einmünden kann die
Hochdruckfestigkeit in diesem Bereich weiter gesteigert werden, während das Zusammenfassen der Hochdruckleitungen der einzelnen Pumpenzylinderköpfe im Bereich der Hochdruckventilbohrung einen kompakten Aufbau darstellt.
In Weiterbildung der Erfindung sind die mindestens zwei Pumpenzylinderköpfe über Metalldichtungen mit Siggen im Bereich der Hochdruckleitungen gegenüber dem Pumpengehäuse abgedichtet. Auf diese Art und Weise wird eine zuverlässige Abdichtung der Hochdruckleitungen im Bereich der
Kontaktfläche zwischen dem Pumpengehäuse und dem jeweiligen Pumpenzylinderköpf erreicht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind bei Verwendung von zwei Pumpenkolben die Pumpenzylinderköpfe gegenüberliegend angeordnet, während zur Verbindung der zwei Pumpenzylinderköpfe die Hochdruckleitung durch das Pumpengehäuse im Bereich einer Lagerung mit kleinem Durchmesser der Pumpennockenwelle hindurch geführt ist. Dies hat den Vorteil, dass die Hochdruckleitung gerade durch das Pumpengehäuse hindurch geführt werden kann und folglich keine Verschneidung im Bereich der Pumpennockenwelle im Pumpengehäuse entsteht.
In Weiterbildung der Erfindung sind bei Verwendung von drei Pumpenkolben die Pumpenzylinderköpfe in einem 120° Winkel zueinander angeordnet, von denen bei einem
Pumpenzylinderköpf die Hochdruckleitungen zur Verbindung mit den beiden anderen exzentrisch in die
Hochdruckventilbohrung zur Verbindung mit dem gemeinsamen Hochdruckanschluss münden. Auf diese Art und Weise kann bei einer Kraftstoffpumpe mit drei Pumpenkolben eine
Zusammenfassung des unter Hochdruck stehenden Kraftstoffs im Hinblick auf eine optimale Hochdruckfestigkeit erreicht werden .
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Pumpenzylinderköpfe alle zwei Anschlüsse für
Hochdruckleitungen auf, wobei bei den Pumpenzylinderköpfen, in welchen nicht der Hochdruckanschluss platziert ist, ein Anschluss durch das Pumpengehäuse verschlossen ist. Dies hat den Vorteil, dass für alle Pumpenzylinderköpfe die gleichen Bauteile verwendet werden können, die zweite Leitung aber nur bei dem Pumpenzylinderköpf zum Tragen kommt, in welchem der Hochdruckanschluss platziert ist.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Hochdruckleitungen jeweils senkrecht zur Kontaktfläche mit dem Pumpengehäuse in die Pumpenzylinderköpfe geführt. Auf diese Art und Weise kann der abzudichtende Querschnitt klein gehalten werden.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt .
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigt:
Figur 1 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen
Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß einer ersten Ausführungsform;
Figur 2 eine Schnittdarstellung geschnitten entlang der Linie A-A in Figur 1 ;
Figur 3 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen
Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
Figur 4 eine Schnittdarstellung geschnitten entlang der Linie B-B in Figur 3.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In Figur 1 ist eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß einer ersten Ausführungsform zu sehen, welche über ein Pumpengehäuse 1 verfügt, in welchem drei, in einem 120° Winkel zueinander angeordnete Kolbenbohrungen 2a bis 2c vorgesehen sind. Zudem ist in der Mitte des Pumpengehäuses 1 eine Bohrung 3 für eine hier nicht dargestellte Pumpennockenwelle platziert. Oberhalb jeder Kolbenbohrung 2a bis 2c ist jeweils ein Pumpenzylinderkopf 4a bis 4c auf das Pumpengehäuse 1 aufgesetzt. Die Pumpenzylinderkopfe 4a bis 4c verfügen jeweils über eine Hochdruckventilbohrung 5a bis 5c, in welchem jeweils ein Hochdruckventil platziert ist, zu welchem der verdichtete Kraftstoff bei einer Aufwärtsbewegung des jeweiligen Pumpenkolbens gefördert wird. Diese Hochdruckventilbohrungen 5a bis 5c weisen jeweils zwei exzentrische Verbindungsleitungen auf, welche zu der jeweiligen Bodenfläche des Pumpenzylinderkopfs 4a bis 4c führen. Über diese Leitungen steht die Hochdruckventilbohrung 5a des Pumpenzylinderkopfes 4a zum einen mittels einer im Pumpengehäuse 1 angeordneten Hochdruckleitung 6 mit der Hochdruckventilbohrung 5c des Pumpenzylinderkopfes 4c und zum anderen mittels einer Hochdruckleitung 7, welche ebenfalls im Pumpengehäuse 1 angeordnet ist, mit der Hochdruckventilbohrung 5b des
Pumpenzylinderkopfes 4b in Verbindung. Um eine Leckage des unter Hochdruck stehenden Kraftstoffs zu vermeiden, sind zudem zwischen den Pumpenzylinderkopfen 4a bis 4c und dem Pumpengehäuse 1 Metalldichtungen mit Siggen 8a bis 8c angeordnet. In der Figur 2 ist eine Schnittansicht des
Pumpenzylinderkopfes 4a entlang der Linie A-A zu sehen. Aus dieser Ansicht ist die Anordnung der Hochdruckventilbohrung 5a relativ zu der Kolbenbohrung 2a ersichtlich. Zudem kann die beiderseitige Einmündung der Verbindungsleitungen zu den Hochdruckleitungen 6 und 7 ausgehend von der
Grundfläche des Pumpenzylinderkopfes 4a erkannt werden. Auf der der Hochdruckventilbohrung 5a gegenüberliegenden Seite der Kolbenbohrung 2a ist ein Saugventil 9 angeordnet über welches bei einer Saugbewegung des jeweiligen Pumpenkolbens unter Niederdruck stehender Kraftstoff angesaugt wird. Am Ende der Hochdruckventilbohrung 5a ist zudem ein Hochdruckanschluss 10 zu Verbindung mit einem
Hochdruckspeicher der Brennkraftmaschine vorgesehen.
Aus Figur 3 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffpumpe zu sehen. Im Unterschied zu der vorher beschriebenen Ausführungsform sind hierbei die Hochdruckleitungen 6 und 7 nicht in einer Ebene des Pumpengehäuses 1 angeordnet, sondern liegen hintereinander. In den Pumpenzylinderköpfen 4a' bis 4c' sind zudem die Verbindungsleitungen zu den Hochdruckleitungen 6 und 7 senkrecht zu der Grundfläche der Pumpenzylinderköpfe 4a' bis 4c' ausgebildet. Das Einmünden dieser Verbindungsleitungen ist aus Figur 4, welche eine Schnittdarstellung des Pumpenzylinderköpfes 4a' entlang der Linie B-B darstellt, ersichtlicht . Dabei kann gesehen werden, dass die Verbindungsleitungen hintereinander in die Hochdruckventilbohrung 5a einmünden.

Claims

Ansprüche :
1. Hochdruckkraftstoffpumpe zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Pumpengehäuse (1) , in welchem mindestens zwei Pumpenkolben, welche mit einer in der Mitte des Pumpengehäuses (1) gelagerten Pumpennockenwelle in Kontakt stehen, in Kolbenbohrungen (2a-2c) verschiebbar geführt sind und auf welchem oberhalb der Kolbenbohrungen (2a-2c) jeweils ein Pumpenzylinderkopf (4a-4c; 4a' -4c') aufgesetzt ist, wobei oberhalb der mindestens zwei Pumpenkolben, in dem jeweiligen Pumpenzylinderkopf (4a-4c; 4a' -4c') jeweils ein Druckraum angeordnet ist, in welchem bei Bewegung des jeweiligen Pumpenkolbens über jeweils ein Saugventil (9) Kraftstoff ansaugbar und anschließend auf Hochdruck verdichtbar ist, wobei der unter Hochdruck stehende Kraftstoff der Druckräume über Hochdruckventile und Hochdruckleitungen (6, 7) in einem gemeinsamen Hochdruckanschluss (10) zusammenführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammenführung des unter Hochdruck stehenden Kraftstoffs und der Hochdruckanschluss (10) in einem der mindestens zwei Pumpenzylinderköpfe (4a; 4a') platziert sind.
2. Hochdruckkraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckleitungen (6, 7) in dem den Hochdruckanschluss (10) aufweisenden Pumpenzylinderkopf
(4a; 4a') exzentrisch in einer Hochdruckventilbohrung (5a) münden, welche im weiteren Verlauf mit dem Hochdruckanschluss
(10) in Verbindung steht.
3. Hochdruckkraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Pumpenzylinderköpfe (4a-4c; 4a' -4c') über Metalldichtungen mit Siggen (8a-8c) im Bereich der Hochdruckleitungen (6 ,7) gegenüber dem Pumpengehäuse (1) abgedichtet sind.
4. Hochdruckkraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von zwei Pumpenkolben die Pumpenzylinderköpfe (4a-4c; 4a' -4c') gegenüberliegend angeordnet sind und dass zur Verbindung der zwei Pumpenzylinderköpfe (4a-4c; 4a' -4c') die Hochdruckleitung (6 ,7) durch das Pumpengehäuse (1) im Bereich einer Lagerung mit kleinem Durchmesser der Pumpennockenwelle hindurchgeführt ist.
5. Hochdruckkraftstoffpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von drei Pumpenkolben die Pumpenzylinderköpfe (4a-4c; 4a' -4c') in einem 120°-Winkel zueinander angeordnet sind, von denen bei einem Pumpenzylinderkopf (4a; 4a') die Hochdruckleitungen (6, 7) zur Verbindung mit den beiden anderen exzentrisch in die Hochdruckventilbohrung (5a) zur Verbindung mit dem gemeinsamen Hochdruckanschluss (10) münden.
6. Hochdruckkraftstoffpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenzylinderköpfe (4a-4c) alle zwei Anschlüsse für Hochdruckleitungen (6, 7) aufweisen, wobei bei den Pumpenzylinderkopfen (4b, 4c), in welchen nicht der Hochdruckanschluss (10) platziert ist, ein Anschluss durch das Pumpengehäuse (1) verschlossen ist.
7. Hochdruckkraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckleitungen (6, 7) jeweils senkrecht zur Kontaktfläche mit dem Pumpengehäuse (1) in die Pumpenzylinderköpfe (4a' -4c') geführt sind.
8. Brennkraftmaschine zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, umfassend eine Hochdruckkraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1-7.
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