Titel

Kraftstoffhochdruckpumpe für ein Kraftstoffe! nspritzsystem

Die Erfindung betrifft eine insbesondere als Steckpumpe ausgestaltete Kraftstoffhochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Eine als Steckpumpe ausgeführte Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine geht beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2008 002 195 A1 hervor. Sie umfasst einen in einem Hohlzylinder aufgenommenen Kolben mit einem Ende, das den Hohlzylinder überragt und durch eine Druckfeder an einen radialen Vorsprung einer um eine Achse rotierenden Antriebswelle in dem Hohlzylinder in eine hin- und hergehende Bewegung versetzbar ist. Zur Trennung der Medien Kraftstoff und Schmieröl, wobei insbesondere das Eindringen von Kraftstoff in den ölbeaufschlagten Innenraum der Verbrennungskraftmaschine verhindert werden soll, wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, das das den Hohlzylinder überragende Ende des Kolbens und der Hohlzylinder durch einen Faltenbalg flüssigkeitsdicht verbunden sind und ein vom Faltenbalg, dem Hohlzylinder und dem Pumpenkolben umschlossener Ringraum an eine Leckageleitung angeschlossen ist, wobei die Leckageleitung unmittelbar in den Ringraum mündet.

Faltenbalg-Dichtungen der vorstehend genannten Art gehören zu den berührlosen Dichtverfahren. Sie weisen den Nachteil auf, dass ein Defekt zum sofortigen Ausfall der Verbrennungskraftmaschine führt.

Darüber hinaus sind berührende Dichtverfahren, wie beispielsweise Stangendichtungen und metallische Dichtungen bekannt, welche einen leckagebehafte- ten Ringspalt ausbilden. Mit Verschärfung der Abgasgesetzte ist eine solche Leckage nicht mehr hinnehmbar.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt daher der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere Steckpumpe, anzugeben, über welche eine dauerhaft sichere Medientrennung gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Offenbarung der Erfindung

Die vorgeschlagene Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere Steckpumpe, für ein Kraftstoffeinspritzsystem zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine umfasst einen hubbeweglichen Pumpenkolben, dessen erstes Ende in einem Hohlzylinder geführt und dessen zweites Ende mittelbar über ein tassenförmiges Bauteil an einer Nocken- oder Exzenterwelle abgestützt ist. Ferner umfasst die Hochdruckpumpe eine vorzugsweise als Faltenbalg ausgebildete Dichtung, welche unter Ausbildung eines Ringraums einerseits am Pumpenkolben und andererseits am Hohlzylinder befestigt ist. Erfindungsgemäß ist zur Abdichtung des Ringraums ein zwischen dem Pumpenkolben und dem Hohlzylinder ausgebildeter Führungsspalt als Ringspaltdichtung ausgeführt. Ferner ist vorgesehen, dass der Führungsspalt in eine im Hohlzylinder ausgebildete Ringnut mündet, welche zur Rückführung einer Leckagemenge an eine Leckageleitung angeschlossen ist. Bei der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe gelangen somit sowohl ein berührloses als auch ein berührendes Dichtverfahren zur Anwendung. Die Kombination beider Dichtverfahren gewährleistet somit eine besonders sichere Medientrennung. Zugleich kann bei Ausfall eines Dichtverfahrens, insbesondere des berührlosen Dichtverfahrens mittels Faltenbalg, die Brennkraftmaschine weiter betrieben werden, da eine Dichtung weiterhin über die Ringspaltdichtung gewährleistet ist. Durch die Kombination zweier Dichtverfahren, kann zudem die Belastung der vorzugsweise als Faltenbalg ausgebildeten Dichtung reduziert werden, so dass weniger oft mit einem Ausfall zu rechnen ist. Denn die Ringspaltdichtung entkoppelt die Leckageleitung von dem Ringraum, der von der vorzugsweise als Faltenbalg ausgebildeten Dichtung um- schlössen wird, so dass die Dichtung belastende Druckpulsationen im Ringraum verringert werden.

Bevorzugt ist ein weiterer zwischen dem Pumpenkolben und dem Hohlzylinder ausgebildeter und in die Ringnut mündender Führungsspalt als Ringspaltdichtung ausgeführt. Der weitere Führungsspalt ist von dem ersten Führungsspalt über die im Hohlzylinder ausgebildete Ringnut getrennt. Dadurch ist sichergestellt, dass eine über den weiteren Führungsspalt in die Ringnut strömende Leckagemenge über die hieran angeschlossene Leckageleitung abgeführt wird und nicht in den von der vorzugsweise als Faltenbalg ausgebildeten Dichtung umschlossenen Ringraum gelangt. Auf diese Weise werden Druckpulsationen im Ringraum vermieden und folglich die den Ringraum umschließende Dichtung entlastet. Die hierzu erforderlichen Längen und l ₂ der beiden als Ringspaltdichtungen ausgeführten Führungsspalte kann über Simulation bestimmt werden. Vorzugsweise ist die Länge l ₂ des weiteren Führungsspaltes größer als die Länge des ersten Führungsspaltes gewählt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die vorzugsweise als Faltenbalg ausgeführte Dichtung an einer Außenumfangsfläche des Pumpen- kolbens befestigt. Auf diese Weise wird das Volumen des von der Dichtung umschlossenen Ringraums minimiert. Ferner bevorzugt erfolgt die Befestigung der Dichtung am Pumpenkolben mittels eines Crimprings. Der Crimpring ermöglicht eine gasdichte Anbindung der Dichtung an den Pumpenkolben. Alternativ oder ergänzend können weitere Befestigungsmittel vorgesehen sein.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die vorzugsweise als Faltenbalg ausgeführte Dichtung an einer Außenumfangsfläche des Hohlzylinders befestigt ist. Besonders bevorzugt erfolgt die Befestigung wiederum mittels eines Crimprings, um zugleich eine gasdichte Anbindung zu bewirken.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Außenumfangsfläche, an welcher die vorzugsweise als Faltenbalg ausgebildete Dichtung am Hohlzylinder befestigt ist, an einem an den Hohlzylinder angesetzten Kragen ausgebildet. Vorteilhafterweise ist der Kragen radial innenliegend an den Hohlzylinder angesetzt und verlängert den als Ringspaltdichtung ausgeführten Führungsspalt zwischen dem Pumpenkolben und dem Hohlzylinder. Die vorzugsweise als Faltenbalg ausgebildete Dichtung kommt auf diese Weise nah am Pumpenkolben zu liegen, wodurch das Volumen des von der Dichtung umschlossenen Ringraums weiter minimiert wird. Einen direkten Kontakt der einzelnen Faltungen der vorzugsweise als Faltenbalg ausgebildeten Dichtung mit dem Pumpenkolben gilt es jedoch zu vermeiden, um die Lebensdauer der Dichtung zu erhöhen. Die Länge der vorzugsweise als Faltenbalg ausgebildeten Dichtung ist daher derart zu wählen, dass der Öffnungswinkel der einzelnen Faltungen während einer Hubbewegung des Pumpenkolbens möglichst klein ist.

Um die Robustheit und damit die Lebensdauer der vorzugsweise als Faltenbalg ausgebildeten Dichtung zu erhöhen, wird ferner vorgeschlagen, dass die Dichtung aus einem widerstandsfähigen Werkstoff, insbesondere aus einem Kunststoff, wie beispielsweise Polytetrafluorethylen, hergestellt ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine als Steckpumpe ausgeführte erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckpumpe,

Fig. 2 einen Ausschnitt der Fig. 1 im Bereich der Führung des Pumpenkolbens,

Fig. 3 einen Ausschnitt der Fig. 1 im Bereich der Befestigung der Faltenbalg- Dichtung am Hohlzylinder und

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Faltenbalg-Dichtung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Die in der Fig. 1 dargestellte Steckpumpe umfasst einen Pumpenkolben 1 , dessen erstes Ende 1.1 in einem Hohlzylinder 2 eines Zylinderkopfes aufgenommen und dessen zweites Ende 1.2 mittelbar über ein tassenförmiges Bauteil 3 an einer Nockenwelle 4 abgestützt ist. Das zweite Ende 1.2 bildet eine Kolbenfuß 17 aus, auf weichen ein Federteller 16 zur Aufnahme einer Feder 15 aufgelegt ist. Die Federkraft der Feder 15 hält das tassenförmige Bauteil 3 und den Pumpenkolben 1 in Anlage mit der Nockenwelle 4. Die Feder 15 und das tassenförmige Bauteil 3 umgeben den Hohlzylinder 2.

Der Pumpenkolben 1 und der Hohlzylinder 2 sind zur Abdichtung eines Führungsspalts 7, 10 über eine als Faltenbalg ausgebildete Dichtung 5 verbunden. Die Dichtung 5 ist einerseits an einer Außenumfangsfläche 11 des Pumpenkolbens 1 und andererseits an einer Außenumfangsfläche 13 eines an den Hohlzylinder 2 angesetzten Kragens 14 befestigt. Die Befestigung erfolgt mittels Crimp- ringe 12, welche eine gasdichte Anbindung der Dichtung 5 an den Pumpenkol- ben 1 und den Hohlzylinder 2 bewirken. Die als Faltenbalg ausgebildete Dichtung 5 umschließt einen Ringraum 6, in welcher der Führungsspalt 7 mündet. Der Führungspalt 7 endet an einer im Hohlzylinder 2 ausgebildeten Ringnut 8, welche zur Rückführung einer über den weiteren Führungsspalt 10 austretende Leckagemenge an eine Leckageleitung 9 angeschlossen ist. Dadurch ist sicher- gestellt, dass die Leckagemenge nicht in den Ringraum 6 gelangt und Druckpulsationen verursacht, welche die Dichtung 5 belasten würden.

Wie dem Ausschnitt der Fig. 2 zu entnehmen ist, sind die Längen und l ₂ derart gewählt, dass < l ₂ ist. Die optimalen Längen, welche eine ausreichende Abdich- tung zur Medientrennung gewährleisten, können über Simulation herausgefunden werden.

Der Ausschnitt der Fig. 3 zeigt die Befestigung der als Faltenbalg ausgebildeten Dichtung 5 am Kragen 14 des Hohlzylinders 2 mittels eines Crimprings 12. An der Dichtung 5 sind zur Aufnahme der Crimpringe 12 an beiden Enden Bundbereiche 18 ausgebildet (siehe Fig. 4), welche ein Anlegen der Crimpringe 12 ermöglichen. Die Bundbereiche 18 ermöglichen ferner ein flaches Anlegen der Dichtung 5 an der Außenumfangsfläche 11 des Pumpenkolbens 1 sowie der Außenumfangsfläche 13 des am Hohlzylinder 2 angesetzten Kragens 14. Die Lage der Bundbereiche 18 ist dabei derart gewählt, dass die Faltungen des Faltenbalgs auf Abstand in Bezug auf den Pumpenkolben 1 gehalten werden. Zugleich ist das Volumen des Ringraums 6 jedoch auf ein Minimum reduziert, um zugleich das unerwünschte Umpumpvolumen zu minimieren.

Ergänzend wird darauf hingewiesen, dass anstelle der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Faltenbalg-Dichtung die Dichtung 5 auch durch eine anders gestaltete Membrandichtung realisiert werden kann.