Titel :

Kraftstoffhochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsvstem einer

Brennkraftmaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe für ein

Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einem einen

kraftstoff bea uf sch I ag ten Pumpeninnenraum aufweisenden Pumpengehäuse und mit zumindest einem von einer in dem Pumpengehäuse drehbar gelagerten Pumpenwelle über einen in einer Führung unter Bildung eines oberen

Stößelraums gleitgelagerten Rollenstößel betätigten Pumpenelement, wobei der Pumpeninnenraum mit dem Stößelraum fluidverbunden ist.

Stand der Technik

Eine derartige Kraftstoffhochdruckpumpe ist aus der DE 10 2007 038 530 A1 bekannt. Diese Kraftstoffhochdruckpumpe weist ein Pumpengehäuse mit einem Pumpeninnenraum auf, wobei der Pumpeninnenraum mit einer

Kraftstoffzuführung und einer K raftstoff a bf ü h ru ng verschaltet ist. Der in den Pumpeninnenraum über die Kraftstoff Zuführung zugeführte Kraftstoff wird zudem über eine entsprechende Verbindungsleitung zu einer in das Pumpengehäuse integrierten Zumesseinheit geleitet, die gesteuert Kraftstoff zu Saugventilen von zwei Pumpenelementen leitet. Die beiden Pumpenelemente bzw. die

Stößelräume zwischen den die Pumpenelemente betätigenden Rollenstößel und den Pumpenelementen stehen über einen Ausgleichs- und/oder

Verbindungskanal miteinander in Verbindung. Kraftstoff oberhalb der beiden Rollenstößel wird bei jedem Pumpenhub von dem einen Stößelraum in den anderen Stößelraum umgepumpt und erwärmt sich dabei.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Kraftstoffhochdruckpumpe bereitzustellen, mit der eine gezielte Kraftstoffdurchströmung des zumindest einen Stößelraums gewährleistet ist.

Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der zumindest eine Stößelraum mit einer einen Kraftstoff d u rch satz bewirkenden Kraftstoffleitung verschaltet ist. Neben der Fluidverbindung des Stößelraums mit dem Pumpeninnenraum kann durch die Kraftstoffleitung eine gezielte Durchströmung des Stößelraums mit Kraftstoff erfolgen. Dadurch wird der thermisch belastete Stößelraum und auch der Rollenstößel, der in vielen Fällen die Fluidverbindung durch entsprechende Kanäle zwischen den Pumpeninnenraum und dem Stößelraum herstellt, thermisch deutlich entlastet.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Kraftstoffleitung eine

Kraftstoffzuführleitung. Dabei wird dann der der Kraftstoffhochdruckpumpe zuzuführende Kraftstoff ganz oder teilweise über diese Kraftstoffzuführleitung zugeführt. Von dem Stößelraum gelangt der zugeführte Kraftstoff dann weiter über die Fluidverbindung in den Pumpeninnenraum und von dort in bekannter Art und Weise weiter zu einer Zumesseinheit und gleichzeitig eine Teilmenge des so zugeführten Kraftstoffs wird zur Schmierung und Kühlung der Lagerstellen der Pumpenwelle weitergeleitet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Kraftstoffleitung eine

Kraftstoffabführleitung. In diesem Falle wird die der Kraftstoffhochdruckpumpe zuzuführende Kraftstoffmenge weiterhin direkt in den Pumpeninnenraum eingebracht und von dort durch die Fluidverbindung zumindest eine Teilmenge in den Stößelraum weitergeleitet und von diesem über eine Kraftstoffabführleitung abgeführt. Auch diese Ausgestaltung bewirkt eine zuverlässige und intensive Kühlung des Rolienstößels und des oberen Stößelraums.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Pumpenelemente verbaut, wobei deren Stößelräume über einen Verbindungskanal miteinander verschaltet sind. In diesen Verbindungskana! mündet in weiterer Ausgestaltung der

Erfindung die Kraftstoffleitung ein. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, weil somit die Kraftstoffleitung einfach in das Pumpengehäuse integriert werden kann. Selbstverständlich kann aber die Kraftstoffleitung auch bei vorhandenem Verbindungskana! in einen oder beide Stößelräume einmünden.

In Weiterbildung der Erfindung ist in die Kraftstoffleitung eine Drossel eingesetzt. Alternativ oder zusätzlich kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in die Kraftstoff leitung ein Ventil, beispielsweise ein gesteuertes Ventil oder ein

Rückschlagventil eingesetzt sein. Die Drossel gewährleistet unabhängig davon, ob die Kraftstoffleitung eine Kraftstoffzuführleitung oder eine

Kraftstoffabführleitung ist, eine genau dosierte bzw. einstellbare Durchströmung des Stößelraums. Insbesondere, wenn die Kraftstoffleitung die

Kraftstoffzuführleitung ist, kann durch die Drossel eine Aufteilung der direkt in den Pumpeninnenraum eingebrachten Kraftstoffmenge und den über die

Kraftstoffleitung, den zumindest einen Stößelraum und die entsprechenden Fluidverbindungen in den Pumpeninnenraum zugeführten Kraftstoffmenge genau dosiert werden. Eine solche Ausgestaltung wird insbesondere bei einer

Kraftstoffversorgung der Kraftstoffhochdruckpumpe von einer elektrisch betriebenen Niederdruckpumpe gewählt werden.

Wird dagegen die Kraftstoffhochdruckpumpe von einer Zahnradpumpe als mechanische Niederdruckpumpe mit Kraftstoff versorgt, ist die Kraftstoffleitung eine Kraftstoffabführleitung, wobei diese wiederum in weiterer Ausgestaltung mit der Saugseite der mechanischen Niederdruckpumpe verschaltet ist und zur Einstellung des Volumenstroms in der Kraftstoffabführleitung eine Drossel eingesetzt sein kann. Zudem kann ein Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil in die Kraftstoffabführleitung eingesetzt sein, um insbesondere beim Start des Systems einen hinreichenden Systemdruck in dem Pumpeninnenraum zu gewährleisten. Das Ventil kann dabei auch so ausgestaltet sein, dass es zusätzlich die Drosselfunktion übernimmt. In Weiterbildung der Erfindung ist der Pumpeninnenraum mit einer

K raf ts toff a bf ü h ru n g und weiterhin mit einer Kraftstoffzuführung verschaltet. Dies stellt im Grunde eine konventionelle Ausgestaltung dar, wobei aber bei einer solchen konventionellen Ausgestaltung der oder die Stößelräume unabhängig davon, in welcher Fließrichtung der oder die Stößelräume durchströmt werden, diese durch interne Verbindungen in dem Pumpengehäuse mit der

K raftstoff a bf ü h ru n g bzw. der Kraf tstoff zuf ü h ru n g verschaltet sein können.

Insbesondere eine Kraftstoffabführleitung als Verbindung des Stößelraums oder des Verbindungskanals kann einfach in das Pumpengehäuse zur Verbindung mit der K raf tstoff a bf ü h ru ng eingelassen werden. Dabei kann die Drossel zur Einstellung einer Durchflussmenge durch beispielsweise eine entsprechende

Bohrung mit geringerem Durchmesser in einem Teilbereich der

Kraftstoffabführleitung dargestellt sein. Die Drossel weist erfindungsgemäß bevorzugt einen Strömungsdurchmesser von 0, 1 bis 1 ,5mm auf. Bei einem kleinen Durchmesser wird entsprechend wenig Kraftstoff abgeleitet und diese Drossel hat eine überwiegende Entlüftungsfunktion, während bei einem großen Drosseldurchmesser von >0,5mm sowohl eine Entlüftungsfunktion als auch eine intensive Kühlfunktion gewährleistet ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der

Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Kraftstoffh och d ruckpumpe mit zwei von Rollenstößeln betätigten Pumpenelementen, wobei die beiden oberen Stößelräume über einen mit einer Kraftstoffleitung verschalteten Verbindungskanal verbunden sind,

Figur 2 in einer alternativen Darstellung zu Figur 1 eine Ausführung, bei der eine in einen Verbindungskanal einmündende Kraftstoffleitung eine

Kraftstoffzuführleitung ist,

Figur 3 in einer ähnlichen Darstellung zu Figur 2 eine Ausführung, bei der die Kraftstoffleitung eine Kraftstoffabführleitung ist und

Figur 4 eine Darstellung eines ausgeführten Pumpengehäuses mit einem

eingelassenen Verbindungskanal sowie einer mit diesem verbundenen weiterführenden Kraftstoffabführleitung mit eingesetzter Drossel, wobei die K raftstoff a bf ü h ru ng in eine K raftstoff a bf ü h ru ng einmündet.

Ausführungsform der Erfindung

Figur 1 zeigt eine Kraftstoffhochdruckpumpe, die beispielsweise in einen Common-Rail-Einspritzsystem für eine selbstzündende Brennkraftmaschine eingesetzt wird. Diese Kraftstoffhochdruckpumpe fördert den zugeführten Kraftstoff in einen Hochdruckspeicher mit einem Druck von im Bereich von 1600 bar. Aus dem Hochdruckspeicher wird der Kraftstoff von Kraftstoffinjektoren zur Einspritzung in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine gesteuert entnommen.

Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist ein Pumpengehäuse 1 mit einem

Pumpeninnenraum 2 auf. In dem Pumpengehäuse 1 ist eine Pumpenwelle 3 drehbar gelagert und wird von beispielsweise einer Nockenwelle oder einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine direkt oder indirekt angetrieben. Die Pumpenwelle 3 weist zwei Nocken auf, die mit in jeweils einem Stößelkörper 6 von Rollenstößeln 5 gelagerten Rollen 4 zusammenwirken. Bei Betrieb der Kraftstoffh och d ru ckpu m pe wird die Pumpenwelle 3 in Pfeilrichtung gedreht und die Nocken setzen zusammenwirkend mit den Rollen 4 die Drehbewegung der Pumpenwelle 3 in eine translatorische Auf- und Abbewegung der Rollenstößel 5 um. Die Rollenstößel sind einer Führung 7, die Bestandteil eines

Pumpenelements 8 ist, gleitgelagert.

Oberhalb des Rollenstößels 5 ist ein oberer Stößelraum 9 gebildet, in dem ein mit dem Rollenstößel 5 zusammenwirkender Pumpenkoiben 10 hineinragt. Der Pumpenkolben 10 ist in einem Pumpenzylinder geführt und fördert den in einen in dem Pumpenzylinder und einem Pumpenzylinderkopf eingelassenen

Pumpenarbeitsraum über ein Saugventil eingebrachten Kraftstoff über ein Rückschlagventil in einen Hochdruckspeicher.

Die oberen Stößelräume 9 sind über Flugverbindungen 1 1 mit dem

Pumpeninnenraum 2 verschaltet und zusätzlich über einen Verbindungskanal 12 sind die beiden Stößelräume 9 der beiden Pumpenelemente 8 untereinander verbunden. Der Verbindungskanal 12 ist weiterhin mit einer Kraftstoffleitung 13 verschaltet, die, wie in den nachfolgenden Figuren erläutert wird, mit dem Kraftstoffsystem der Kraftstoffhochdruckpumpe verschaltet ist. in das Pumpengehäuse 1 ist weiterhin eine mit dem Pumpeninnenraum 2 korrespondierende Kraftstoffzuf üh ru ng 14 und eine Kraf tstoff abf h ru n g 5 eingelassen.

In der Darstellung gemäß der Figur 2 ist zusätzlich die Lagerung der

Pumpenwelle 3 in dem Pumpengehäuse 1 in schematischer Darstellung dargestellt. Das Pumpengehäuse 1 weist Lager 16a, 16b (Gehäuselager und Flanschlager) auf, die beide kraftstoffgeschmiert sind. Dazu wird ein Teilstrom des in diesem Ausführungsbeispiel durch die Kraftstoffzuführung 14 in den Pumpeninnenraum 2 eingeführten Kraftstoffs zur Schmierung (und Kühlung) durch die Lager 16a, 16b geführt und abgeführt. Die abgeführte Kraftstoffmenge kann in einen Kraftstofftank 17 oder auf die Saugseite einer Niederdruckpumpe 18 geleitet werden. Die Niederdruckpumpe 18 fördert im Übrigen den in dem Kraftstofftank 17 bevorrateten Kraftstoff über die Kraf tstoffzuf ü h ru ng 14 in den

Pumpeninnenraum 2. Die Niederdruckpumpe 18 ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 als elektrisch betriebene Niederdruckpumpe 18 ausgeführt und kann bezüglich ihrer Fördermenge geregelt sein. Der Pumpeninnenraum 2 weist eine Verbindung 19 zu einer Zumesseinheit auf, die den den Pumpenelementen 8 bzw. den Pumpenarbeitsräumen zugeführten Kraftstoff festlegt. Die Verbindung 19 ist derart ausgeführt, dass in das

Pumpengehäuse 1 eine Öffnung eingearbeitet ist, in die die Zumesseinheit zur Herstellung einer gesteuerten inneren Verbindung zwischen dem

Pumpeninnenraum 2 und den Pumpenelementen 8 eingelassen ist. Weiterhin weist das Pumpengehäuse 1 die Kraftstoffabführung 15 auf, die über ein

Überströmventil 20 ebenfalls mit einer Abführleitung, die normalerweise in dem Kraftstofftank 17 einmündet, verbunden ist. Über die K raf tstoff a bf ü h r u n g wird in den Pumpeninnenraum eingebrachter und von der Zumesseinheit nicht weitergeleiteter sowie nicht zur Schmierung benötigter Kraftstoff abgeführt

Die Verbindungsleitung der Niederdruckpumpe 18 mit der Kraftstoffzuführung 14 ist in den Ausführungsbeispiel mit einer weiterführenden Kraftstoffzuführleitung

21 verschaltet, die mit dem Verbindungskanal 12 zwischen den beiden oberen Stößelräumen 9 verbunden ist. In die Kraftstoffzuführleitung 21 ist eine Drossel

22 eingelassen, die eine Aufteilung der über die K raf tstoff z u f ü h ru n g 14 und den Verbindungskanal 12 der Kraf tstoffh och d ru ckpu m pe zugeführten Kraftstoff regelt. Der über den Verbindungskanal 12 zugeführte Kraftstoff wird durch die oberen Stößelräume 9 und die Fluidverbindungen 1 1 in den Pumpeninnenraum 2 eingeleitet und kühlt so insbesondere den thermisch belasteten Bereich des

Rollenstößels 5 der Hochdruckpumpe.

Im Unterschied zu diesem Ausführungsbeispiel ist die Kraftstoffhochdruckpumpe gemäß Figur 3 mit einer als Zahnradpumpe ausgebildeten Niederdruckpumpe 18 verschaltet, wobei die Kraftstoffabführung 15 von dem Pumpeninnenraum 2 in die Saugleitung 23 zu der Niederdruckpumpe 18 einmündet. Die gesamte der Kraftstoffhochdruckpumpe zugeführte Kraftstoffmenge wird von der als

Zahnradpumpe ausgebildeten Niederdruckpumpe 18 über die Kraftstoffzuführung 14 in den Pumpeninnenraum 2 eingebracht. Von dort gelangt ein Teilstrom des Kraftstoffs über die Fluidverbindung 1 1 in den Pumpenelementen 8 in den Verbindungskanal 12 und von diesem in die hier als Kraftstoffabführleitung 24 ausgebildete Kraftstoffleitung. Die Kraftstoffabführleitung 24 ist gemäß einem Teilabschnitt b mit einer Drosselstelle oder aber gemäß dem alternativen Teilabschnitt a mit einem eingesetzten Ventil 25 versehen. Das Ventil 25 ist so abgestimmt, dass insbesondere beim Start des Systems in den

Pumpeninnenraum 2 ein genügend hoher Druck zur störungsfreien

Kraftstoffversorgung der Zumesseinheit aufgebaut wird.

Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf das unbestückte Pumpengehäuse 1 der Kraftstoffhochdruckpumpe. Das Pumpengehäuse 1 weist zwei Ausnehmungen 26a, 26b auf, in die die Pumpenelemente 8 eingesetzt werden. Weiterhin ist in das Pumpengehäuse 1 die Kraftstoffzuführung 14 und die Kraftstoffabführung 15 in Form von nebeneinanderliegenden Bohrungen eingearbeitet. Schließlich ist in das Pumpengehäuse 1 eine Aufnahme 27 für die Zumesseinheit eingelassen. Die zusammen mit den Ausnehmungen 26a, 26b bei eingebauten

Pumpenelementen 8 gebildeten oberen Stößelräume 9 sind über den

Verbindungskanal 12 miteinander verbunden. Der Verbindungskanal 12 ist in zwei zueinander abgewinkelte Teilkanäle aufgeteilt. Einer dieser Teilkanäle weist einen Fortsatz auf, der die Kraftstoffabführleitung 24 darstellt, und die in die Kraftstoffabführung 15 einmündet. Die K raf tstoff a bf ü h rl ei tu n g 24 ist über eine Teillänge mit einem geringeren Durchmesser ausgebildet, wobei diese Teillänge die Drosselstelle bildet. Diese Drosselstelle mit einem Durchmesser von bevorzugt größer 0,5 mm und kleiner als 1 ,5 mm bestimmt die in die

K raf tstoff a bf ü h r u n g 15 abgeführte Kraftstoffmenge.