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Patent Searching and Data


Title:
HIGH-PRESSURE FUEL PUMP FOR COMMON-RAIL INJECTION SYSTEMS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/061890
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a high-pressure fuel pump for common-rail injection systems, comprising a high-pressure reservoir (4) integrated into the pump housing (1). The invention is characterized in that the high-pressure reservoir is formed by an opening (6) introduced into the pump housing (1) and a pot-shaped container (6) disposed in said opening (5).

Inventors:
NIGRIN UWE (DE)
PIROUZ MOHSEN (DE)
PORTNER STEFAN (DE)
VU NGOC-TAM (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/052252
Publication Date:
July 07, 2005
Filing Date:
September 21, 2004
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
NIGRIN UWE (DE)
PIROUZ MOHSEN (DE)
PORTNER STEFAN (DE)
VU NGOC-TAM (DE)
International Classes:
F04B23/02; F04B27/04; F04B39/12; F04B53/16; (IPC1-7): F04B27/04; F04B23/02; F04B39/12; F04B53/16
Foreign References:
EP1302655A22003-04-16
US20020189436A12002-12-19
US20020192092A12002-12-19
US6276336B12001-08-21
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Kraftstoffhochdruckpumpe für CommonRail Einspritzsysteme umfassend wenigstens : ein Pumpengehäuse (1), in dem eine Antriebswelle (2) ge lagert ist, eine Pumpeneinheit (3), welche in dem Pumpengehäuse (1) angeordnet ist und von der Antriebswelle (2) angetrieben wird, sowie einen Hochdruckspeicher (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckspeicher (4) von einer in das Pumpengehäuse (1) eingebrachten Öffnung (5) und einem in der Öffnung (5) angeordneten topfförmigen Behälter (6) gebildet wird.
2. Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (5) im Pumpengehäuse (1) sowie der topfförmige Behälter (6) zylinderförmig ausgebildet sind.
3. Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (5) im Pumpengehäuse (1) ein Innengewinde (7) aufweist und der topfförmige Behälter (6) ein mit dem Innengewinde (7) korrespondierendes Außengewinde (8) auf weist, dergestalt, dass der topfförmige Behälter (6) in das Pumpengehäuse (1) einschraubbar ist.
4. Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (5) im Pumpengehäuse (1) ein Innengewinde (7) aufweist, das in das Innengewinde (7) eine Schraubhülse (9) einschraubbar ist, die an einem Bund (10) des topfför migen Behälters (6) anliegt und die den Behälter (6) im Pumpengehäuse (1) fixiert.
5. Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der zylinderförmigen Öffnung (5) im Pumpengehäuse (1) und/oder auf einer äußeren Mantelfläche (11) des topfför migen Behälters (6) eine Entlastungsnut (12) ausgebildet ist, über die ein eventuell zwischen dem Pumpengehäuse (1) und dem topfförmigen Behälter (6) austretender Leckage strom abführbar ist.
6. Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorherigen Ansprü che dadurch gekennzeichnet, dass eine offene Stirnseite (13) des topfförmigen Behälters (6) als Dichtfläche ausgebildet ist, die gegen eine korrespon dierende Fläche (14) im Pumpengehäuse (1) gepresst ist, wodurch eine Abdichtung des Hochdruckspeicher (4) erzielt wird.
7. Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mantelfläche (11) des topfförmigen Behälters (6) im Bereich der offenen Stirnseite (13) einen Außenkonus (15) aufweist, der gegen eine in der Öffnung (5) des Pumpenge häuses (1) ausgebildete, korrespondierende konische Fläche (16) gepresst ist, wodurch eine Abdichtung des Hochdruck speichers (5) erzielt wird.
Description:
Beschreibung Kraftstoffhochdruckpumpe für Common-Rail-Einspritzsysteme Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe für Com- mon-Rail-Einspritzsysteme mit einem in die Kraftstoffhoch- druckpumpe integrierten Hochdruckspeicher.

Kraftstoffhochdruckpumpen für Common-Rail-Einspritzsysteme sind in der Regel als Radialkolbenpumpen ausgebildet. Aus der DE 102 285 51.9 der Anmelderin ist bereits eine Radialkolben- hochdruckpumpe für Common-Rail-Einspritzsysteme mit einem in die Radialkolbenhochdruckpumpe integrierten Hochdruckspeicher bekannt. Die Radialkolbenhochdruckpumpe weist ein Gehäuse auf, in dem eine Antriebswelle geführt ist. Die Antriebswelle besitzt einen Exenterabschnitt, auf dem ein Hubring gelagert ist. An dem Hubring stützen sich vorzugsweise mehrere, bezüg- lich der Antriebswelle radial in den Pumpenkörper längs be- wegbar geführte Pumpenkolben ab. Jedem Pumpenkolben ist ein Saugventil sowie ein Druckventil zugeordnet. Über das Saug- ventil wird im Pumpenkolben Kraftstoff aus dem Niederdruckbe- reich zugeführt. Nach dem Druckaufbau wird der komprimierte Kraftstoff über das Druckventil abgeleitet und über eine Hochdruckleitung dem gemeinsamen Hochdruckspeicher (Common- Rail) zugeführt. Um eine kompakte Bauweise zu ermöglichen, ist der Hochdruckspeicher in einem Umfangsbereich der Kraft- stoff hochdruckpumpe integriert.

Bei einer Integration des Hochdruckspeichers in der Pumpe ist es allerdings schwierig, die Hochdruckpumpe an verschiedene Motortypen anzupassen. Für jeden Motortyp muss daher eine ei- gene Kraftstoffhochdruckpumpe konstruiert und hergestellt werden. Das nachträgliche Anpassen des Kraftstoffhochdruck- speichers an die Gegebenheiten ist kaum, oder nur mit erheb- lichen Aufwand, möglich.

Abgesehen davon ist das Einbringen eines Hochdruckspeichers in das Pumpengehäuse generell sehr aufwendig und damit teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kraftstoffhochdruck- pumpe für Common-Rail-Einspritzsysteme mit einem in die Radi- alkolbenhochdruckpumpe integrierten Hochdruckspeicher bereit- zustellen, dessen Hochdruckspeichervolumen auf einfache und kostengünstige Weise verändert werden kann und der dabei preiswert herzustellen ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Hochdruck- speicher von einer in das Pumpengehäuse eingebrachten Öffnung und einem in der Öffnung angeordneten topfförmigen Behälter gebildet wird. Das Herstellen eines solchen Hochdruckspei- chers ist besonders einfach und preiswert. Außerdem kann das Hochdruckspeichervolumen bei einem solchen Aufbau einfach und kostengünstig verändert werden, in dem lediglich ein topfför- miger Behälter mit einem unterschiedlichen Hochdruckspeicher- volumen eingesetzt wird. Somit kann die Hochdruckpumpe schnell, einfach und kostengünstig an die jeweiligen Erfor- dernisse angepasst werden. Es ist nicht notwendig die Pumpe selbst zu verändern. Es ist nicht einmal notwendig, die Pumpe zum Umrüsten zu zerlegen.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Öffnung im Pumpengehäuse sowie der topfförmige Behälter zylinderförmig ausgebildet sind. Durch die zylinderförmige Ausbildung der Bauteile ist eine besonders einfache Ferti- gung, beispielsweise durch Bohren oder Drehen, möglich.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Öffnung im Pumpengehäuse ein Innengewinde auf- weist und der topfförmige Behälter ein mit dem Innengewinde korrespondierendes Außengewinde aufweist. Hierdurch kann der topfförmige Behälter auf einfache Weise, in das Pumpengehäuse eingeschraubt werden. Damit vereinfacht sich die Montage er- heblich, wodurch weitere Kosteneinsparungen möglich sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Öffnung im Pumpengehäuse ein Innengewinde auf- weist und dass in das Innengewinde eine Schraubhülse einschraubbar ist, die an einem Bund des topfförmigen Behäl- ters anliegt und die den Behälter im Pumpengehäuse fixiert.

Die Schraubhülse führt beim Einschrauben in das Pumpengehäuse sowohl eine axiale Bewegung als auch eine Drehbewegung um ih- re Achse durch. Der topfförmige Behälter wird von der Schraubhülse jedoch nur in axialer Richtung in das Pumpenge- häuse gedrückt. Hierdurch werden am topfförmigen Behälter ausgebildete Dichtflächen beim Einschrauben nicht auf einer korrespondierenden Dichtfläche des Pumpengehäuses gedreht sondern lediglich in axialer Richtung darauf gepresst, wo- durch die Dichtflächen weniger schnell beschädigt werden kön- nen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in der zylinderförmigen Öffnung im Pumpengehäuse und/oder auf einer äußeren Mantelfläche des topfförmigen Be- hälters beziehungsweise der Mantelfläche der Schraubhülse ei- ne Entlastungsnut ausgebildet ist, über die ein eventuell zwischen dem Pumpengehäuse und dem topfförmigen Behälter be- ziehungsweise der Schraubhülse austretender Leckagestrom ab- führbar ist. Hierzu ist die Entlastungsnut vorzugsweise über eine Abführleitung mit dem Tank oder der Saugseite der Pumpe verbunden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgenden an- hand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigt : Figur 1 den prinzipiellen Aufbau einer Radialkolbenhochdruck- pumpe, mit einem in die Hochdruckpumpe integrierten Hochdruckspeicher, Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Hochdruckspei- chers wie er in einer Radialkolbenhochdruckpumpe nach Figur 1 verwendet werden kann, Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Hochdrucksspei- chers wie er in einer Hochdruckpumpe nach Figur 1 verwendet werden kann, und Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Hochdruckspei- chers wie er in einer Radialkolbenhochdruckpumpe nach Figur 1 verwendet werden kann, Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind dabei Figur- übergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Kraftstoff- hochdruckpumpe. Die Kraftstoffhochdruckpumpe ist dabei als Radialkolbenpumpe ausgebildet und weist ein Pumpengehäuse 1 auf, in dem eine Antriebswelle 2 drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 2 ist als Exenterwelle ausgebildet. Am Außenum- fang des Exzenters 17 sind vorzugsweise drei, in einem Winkel und 120 Grad zueinander angeordnete, Pumpenkolben 18 angeord- net. Während einer Umdrehung der Antriebswelle 2 führt jeder Pumpenkolben 18 einen vollständigen Saug-und Kompressionshub durch. Während des Saughubs bewegt sich der Zylinderkolben 18 in Richtung der Antriebswelle 2 und über ein, in Figur 1 nicht dargestelltes, Saugventil wird dem Zylinderraum Kraft- stoff zugeführt. Nachdem der Zylinderkolben 18 seine untere Endstellung erreicht hat, erfolgt eine Umkehrung der Bewe- gungsrichtung und es beginnt der Kompressionshub. Dabei schließt das Saugventil und der Kraftstoff wird nachfolgend, während der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 18, auf einen Druck von bis zu 1800 Bar komprimiert. Beim Erreichen der o- beren Endstellung des Pumpenkolbens 18, öffnet das Druckven- til 19 und der komprimierte Kraftstoff strömt aus dem Zylin- derraum, über eine Hochdruckleitung 20, zu dem gemeinsamen Hochdruckspeicher 4. Der Hochdruckspeicher wird dabei von ei- ner in das Pumpengehäuse 1 eingebrachten Öffnung 5 und einem in der Öffnung 5 angeordneten, topfförmigen Behälter 6 gebil- det. Das Einbringen der Öffnung 5 kann dabei auf einfache Weise durch spanende Bearbeitung, beispielsweise durch Bohren oder Drehen erfolgen. Das Anpassen des Hochdruckspeichervolu- mens an verschiedene Motortypen erfolgt durch den Austausch des topfförmigen Behälters 6. Spezielle Ausgestaltungen des Hochdruckspeichers 4 sind nachfolgend in den Figuren 2 bis 4 näher gezeigt.

Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kraft- stoffhochdruckspeichers 4 wie er in einer Kraftstoffhoch- druckpumpe nach Figur 1 ausgebildet sein kann. Der Kraft- stoffhochdruckspeicher 4 wird durch eine in das Pumpengehäuse 1 eingebrachte Öffnung 5 und einem in der Öffnung 5 angeord- neten topfförmigen Behälter 6 gebildet. Die Öffnung 5 im Pum- pengehäuse 1 weist ein Innengewinde 7 auf. Der topfförmige Behälter 6 weist an seiner Mantelfläche ein korrespondieren- des Außengewinde 8 auf. Hierdurch kann der topfförmige Behäl- ter 6, auf besonders einfache Weise, in das Pumpengehäuse 1 eingeschraubt werden. Um das Einschrauben zu vereinfachen ist am topfförmige Behälter 4 eine Schlüsselansatz 21 ausgebil- det. Die offenen Stirnseite 13 des topfförmigen Behälters ist als ebene Dichtfläche ausgebildet. Die Dichtfläche presst sich beim Einschrauben des topfförmigen Behälters 6, gegen eine korrespondierende Dichtfläche 14, im Pumpengehäuse 1.

Hierdurch wird eine Abdichtung des Hochdruckspeichers 4 er- zielt. Um zu verhindern, dass ein möglicher Leckagestrom über das Gewinde nach Außen gelangen kann, ist eine ringförmige Entlastungsnut 12 vorgesehen. Die Entlastungsnut 12 ist in der Mantelfläche der Öffnung 5 ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann auch in der äußeren Mantelfläche des topfför- migen Behälters 6 eine Entlastungsnut ausgebildet sein.

Der Leckagestrom von der Entlastungsnut 12, über eine nicht dargestellte Abführleitung, zurück in den Kraftstofftank oder auf die Ansaugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe geführt.

Hierdurch wird sichergestellt, dass kein Kraftstoff nach au- ßen in die Umgebung gelangen kann.

Der Hochdruckspeicher 4 ist über eine Verbindungsleitung 22 mit der Hochdruckseite der Kraftstoffhochdruckpumpe verbun- den. Die Verbindungsleitung 22 mündet in dem gezeigten Aus- führungsbeispiel, axial in der Öffnung 5 des Hochdruckspei- chers 4. Hierdurch kann die Verbindungsleitung 22 in einem Arbeitsschritt mit der Öffnung 5 gebohrt werden, ohne dass das Pumpengehäuse 1 umgespannt werden muss. Alternativ kann die Verbindungsleitung 22 auch in der Mantelfläche der Öff- nung 5, des Druckspeichers 4, mündet.

Vom Hochdruckspeicher beziehungsweise der Verbindungsleitung 22 zweigen eine oder mehrere Leitungen ab, die in einem oder mehreren Hochdruckanschlüssen 23 münden. Die Hochdruckan- schlüsse 23 sind mit Leitungen verbindbar, die den Hochdruck- speicher 4 mit den Injektoren einer Brennkraftmaschine ver- binden. Dabei ist es möglich, dass von der Kraftstoffhoch- druckpumpe nur ein Hochdruckanschluss 23 abzweigt und die Verteilung des Kraftstoffs über einen außerhalb der Pumpe an- geordneten Kraftstoffverteiler erfolgt. Oder es sind bereits am Pumpengehäuse 1, eine der Anzahl der Injektoren entspre- chende Zahl an Hochdruckanschlüssen 23 ausgebildet, so dass, die einzelnen Leitungen direkt von der Pumpe zu den einzelnen Injektoren geführt werden können.

Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiels eines Hoch- druckspeichers 4 so wie er in einer Hochdruckpumpe nach Figur 1 eingesetzt werden kann. Der Hochdruckspeicher 4 entspricht im wesentlichen dem Hochdruckspeicher wie er bereits in Figur 2 näher beschrieben wurde. Es wird deshalb nachfolgend nur auf die Unterschiede zu diese Ausführungsbeispiel eingegan- gen.

Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass die Mantel- fläche 11 des topfförmigen Behälters 6, im Bereich der offe- nen Stirnseite 13, einen Außenkonus 15 aufweist, der gegen eine, in der Öffnung 5 des Pumpengehäuses 1 ausgebildete, korrespondierende konische Fläche 16 gepresst ist. Die ko- nisch ausgebildeten Flächen 15,16 dienen dabei zur Abdich- tung des Hochdruckspeichers 4. Die konische Ausbildung der Dichtflächen ergibt eine besonders sichere Abdichtung. Beson- ders vorteilhaft ist es, wenn der topfförmigen Behälters 6, im Bereich des Außenkonus 15, eine verringerte Wandstärke aufweist. Es ersteht dadurch ein leicht elastische zu verfor- mender Außenkonus 15, wodurch auch dann noch eine sichere Ab- dichtung gewährleistet ist, wenn es zu einem Setzen des Ver- schraubung kommt.

Figur 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Hoch- druckspeichers 4 wie er in der Kraftstoffhochdruckpumpe nach Figur 1 eingesetzt werden kann. Das Ausführungsbeispiel ent- spricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel in Figur 3, auf dessen Beschreibung hier verwiesen sei. Im Gegensatz zu diesen Ausführungsbeispielen, weist der Hochdruckspeicher 4 jedoch noch eine zusätzliche Schraubhülse 9 auf, die zwischen dem Pumpengehäuse 1 und dem topfförmigen Behälter 6 angeord- net ist. Die Schraubhülse 9 wird in die Öffnung 5 im Pumpen- gehäuse 1 eingeschraubt. Die Anzugskraft der Schraube wird, über einen in dem topfförmigen Behälter ausgebildeten Bund 10, auf den topfförmigen Behälter 6 übertragen. Hierdurch wird der in der Mantelfläche des topfförmigen Behälters 6 ausgebildete Außenkonus 15 gegen die in der Öffnung 5 des Pumpengehäuses 1 ausgebildete, korrespondierende konische Fläche 16 gepresst. Die Schraubhülse bietet den Vorteil, dass beim festziehen der Verbindung, nur die Schraubhülse 9 eine Drehbewegung ausführt. Die Konusflächen 15, 16 werden dagegen nur in axialer Richtung aufeinander gepresst. Es kommt da- durch nicht so leicht zu einer Beschädigung der Konusflächen und dadurch zu einer Beschädigung der Abdichtung des Hoch- druckspeichers.

Die Schraubhülse lässt sich sowohl für eine flache, stirnsei- tige Abdichtung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, als auch für eine Abdichtung über die Konusdichtflächen nach Fig. 3 und 4 verwenden.

Die Erfindung zeichnet sich somit dadurch aus, dass der Hoch- druckspeicher 4 auf besonders einfache Weise von einer in das Pumpengehäuse 1 eingebrachte Öffnung 5 und einem in der Öff- nung 5 angeordneten, topfförmigen Behälter 6 gebildet wird.

Die Öffnung 5 kann dabei durch eine einfache und preiswerte spannende Bearbeitung, beispielsweise durch Bohren oder Dre- hen, in das Pumpengehäuse 1 eingebracht werden. Das Speicher- volumen des Hochdruckspeichers 4 ist durch den einfachen Aus- tausch des topfförmigen Behälters 6 an unterschiedlichen Ap- plikationen anpassbar.




 
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