Titel

Hochdruck-Kraftstoffpumpe für ein Kraftstoff-Einspritzsystem einer

Brennkraftmaschine

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe für ein Kraftstoff- Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Hochdruck-Kraftstoffpumpe ist bspw. aus DE 102018211 237 A1 bekannt. Diese Hochdruck-Kraftstoffpumpe weist ein Pumpengehäuse auf, in dem ein Förderraum ausgebildet ist, in dem ein Pumpenkolben angeordnet ist.

An einem Auslass ist ein Anschlussstutzen am Pumpengehäuse angebracht. Der Anschlussstutzen ist mittels zwei separaten Kanalabschnitten im Pumpengehäuse mit dem Förderraum strömungsverbunden, wobei in einem Kanalabschnitt ein Druckbegrenzungsventil und im anderen Kanalabschnitt ein Auslassventil angeordnet ist.

Offenbarung der Erfindung

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Hochdruck- Kraftstoffpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Erfindungsgemäß wird eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe für ein Kraftstoff- Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, wobei die Hochdruck- Kraftstoffpumpe ein Pumpengehäuse, einen (am Pumpengehäuse vorgesehenen) Auslass (Hochdruckauslass), und einem am Auslass befestigten Anschlussstutzen aufweist, wobei (am Auslass) ein Auslassventil und ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen sind. Das Auslassventil und/oder das Druckbegrenzungsventil sind im Anschlussstutzen angeordnet.

Somit dient der Anschlussstutzen als Aufnahme für das Auslassventil und/oder das Druckbegrenzungsventil. Durch die Anordnung von Auslassventil und/oder Druckbegrenzungsventil im Anschlussstutzen kann eine kompakte und stabile Ausgestaltung des Anschlussstutzens am Pumpenghäuse realisiert werden, ohne die Außenabmessungen des Pumpengehäuses vergrößern zu müssen. Auf eine (bezogen auf die Einbaulage oftmals vertikale) Absteuerbohrung vom Druckbegrenzungsventil in den Förderraum, in dem sich der Pumpenkolben befindet, wie bei einer Anordnung des Druckbegrenzungsventils innerhalb des Gehäuses üblich, kann verzichtet werden (absteuerbohrungsfreie Ausgestaltung). Dadurch kann eine hinsichtlich Festigkeit besonders kritische Stelle im Pumpengehäuse eliminiert werden (Lösung eines Festigkeitsproblems).

Gemäß einer Weiterbildung kann der Anschlussstutzen am Auslass mit dem Pumpengehäuse verschweißt sein oder der Anschlussstutzen kann ein Außengewinde aufweisen, mittels dem der Anschlussstutzen am Auslass in das Pumpengehäuse einschraubbar bzw. eingeschraubt ist. Hiermit kann eine konstruktiv einfache und zugleich stabile Befestigung des Anschlussstutzens am Pumpengehäuse erreicht werden. Die Anordnung von Auslassventil und/oder Druckbegrenzungsventil im Anschlussstutzen begünstigt die Ausgestaltung einer Schraubverbindung zwischen Pumpenghäuse und Anschlussstutzen, da Bauraum für die Gewinde geschaffen wird (Innengewinde am Auslass des Pumpengehäuses und Außengewinde am Anschlussstutzen). Zudem können durch die Schraubverbindung eventuelle Festigkeitsprobleme an der Schweißnaht zwischen Stutzen und Gehäuse umgangen werden.

Der (am Auslass angeordnete) Anschlussstutzen kann an dem Ende, das in das Pumpengehäuse eingeschraubt wird (Einschraubende) ein Außengewinde aufweisen. Am Auslass kann das Pumpengehäuse eine Ausnehmung mit einem mit dem Außengewinde des Anschlussstutzens korrespondierenden Innengewinde aufweisen. Am freien Ende des Anschlussstutzens (vom Einschraubende abgewandt) kann ebenfalls ein Außengewinde ausgebildet sein (Kundenschnittstelle). Gemäß einer Weiterbildung kann der Anschlussstutzen am dem Pumpengehäuse (im eingebauten bzw. eingeschraubten Zustand) zugewandten Ende (am freien Ende des Gewindes) eine Beißkante aufweisen. Dies begünstigt eine Abdichtung des Anschlussstutzens relativ zum Pumpengehäuse. So dichtet die Beißkante durch Eingrabung und Verformung in das Gehäusematerial ab. Die Beißkante kann stirnseitig axial abragend ausgebildet sein und mit dem stirnseitigen Ende der am Auslass vorgesehenen Ausnehmung Zusammenwirken.

Gemäß einer Weiterbildung kann der Anschlussstutzen in einem dem Pumpengehäuse zugewandten (axialen) Abschnitt, in dem sich ggf. das Außengewinde befinden kann, einen oder zwei Kanäle aufweisen, wobei in einem ersten Kanal das Auslassventil und/oder im zweiten Kanal das Druckbegrenzungsventil angeordnet bzw. eingesetzt ist. Somit lässt sich eine konstruktiv einfache und stabile Aufnahme der Ventile im Anschlussstutzen erzielen. Die Ventile können somit unmittelbar im Anschlussstutzen angeordnet werden. Die Kanäle können bspw. als Bohrungen mit Konturen zur Aufnahme der Ventile ausgebildet sein. Der Anschlussstutzen kann in seinem Inneren einen zentralen Kanal aufweisen, der mit dem Auslassventil und dem Druckbegrenzungsventil bzw. mit den Kanälen oder Kanalabschnitten, in denen das Auslassventil und das Druckbegrenzungsventil angeordnet sind, strömungsverbunden ist. Der zentrale Kanal kann bspw. als eine zentrale Bohrung ausgebildet sein, die sich ausgehend vom freien Ende (vom Einschraubende abgewandt) axial abschnittsweise durch den Anschlussstutzen erstreckt. Somit kann eine Durchströmung des Anschlussstutzens erreicht werden.

Gemäß einer Weiterbildung können der eine oder die zwei Kanäle zu dem dem Pumpengehäuse (im montierten Zustand) zugewandten Ende des Anschlussstutzens hin offen sein, so dass das Auslassventil und/oder das Druckbegrenzungsventil ausgehend von dem dem Pumpengehäuse zugewandten Ende des Anschlussstutzens jeweils in einen der Kanäle einsetzbar sind. Somit können die Ventile ausgehend von der Gehäuseseite im Anschlussstutzen montiert und ggf. eingestellt werden. Dies trägt zu einer einfachen Montage bei. Gemäß einer Weiterbildung kann zum Halten einer Feder des Druckbegrenzungsventils ein Halteelement, insbesondere ein Haltering, in den zweiten Kanal eingesetzt sein. Somit kann die Feder des Druckbegrenzungsventils auf einfache Weise gesichert werden. Zudem kann über die Lage des Halterings der Öffnungsdruck eingestellt werden, insbesondere bevor der Anschlussstutzen in das Pumpengehäuse eingeschraubt wird.

Gemäß einer Weiterbildung können das Auslassventil und das Druckbegrenzungsventil mittels eines gemeinsamen Auslassverbindungskanals (bspw. Auslassverbindungsbohrung) mit einem Förderraum strömungsverbunden sein, in dem ein Kolben (Pumpenkolben der Hochdruck- Kraftstoffpumpe) angeordnet ist bzw. läuft. Somit ist zur Herstellung einer Strömungsverbindung nur ein Kanal bzw. eine Bohrung erforderlich. Dies reduziert den Herstellungsaufwand und führt zu einer geringeren Schwächung des Pumpengehäuses. Es kann somit auf der Auslassseite eine der Einlassseite entsprechende Ausgestaltung geschaffen werden.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann der Anschlussstutzen in einem dem Pumpengehäuse zugewandten (axialen) Abschnitt, in dem sich ggf. das Außengewinde befinden kann, einen Hohlraum aufweisen, der (axial) zum Pumpengehäuse hin offen und nach (radial) außen (durch eine Wandung des Anschlussstutzens) begrenzt ist, wobei in dem Hohlraum ein Einsatzteil (Ventilbatterie) angeordnet bzw. eingepresst ist, in dem zwei Kanäle ausgebildet sind, wobei in einen ersten Kanal das Auslassventil und in einen zweiten Kanal das Druckbegrenzungsventil angeordnet bzw. eingesetzt ist. Somit kann die Herstellung des Anschlussstutzens und auch des Einsatzteils vereinfacht werden. So können das Auslassventil und das Druckbegrenzungsventil ähnlich wie bei einer konventionellen Hochdruck-Kraftstoffpumpe (quasi von der Außenseite) in das Einsatzteil eingepresst und eingestellt werden. Das Einsatzteil kann dann mit den beiden Ventilen (von der Gehäuseseite her) in den Hohlraum des Anschlussstutzens eingepresst werden. An dem (im montierten Zustand) vom Pumpengehäuse abgewandten Ende (Kundenseite) des Anschlussstutzens kann ein Außengewinde (Gewinde der Kundenschnittstelle) vorgesehen sein. Auf der Gehäusesseite kann der Anschlussstutzen ein Außengewinde zum Einschrauben des Anschlussstutzens ins Pumpengehäuse aufweisen.

Gemäß einer Weiterbildung kann der Anschlussstutzen als (reines) Drehteil ausgebildet sein. Dies trägt zu einer vergleichsweise einfachen und kostengünstigen Fertigung bei. Optional kann die Innenkontur des Hohlraums des Anschlussstutzens hohlgedreht sein. Auch diese Maßnahme begünstigt die Herstellung des Anschlussstutzens.

Gemäß einer Weiterbildung kann das Einsatzteil eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt aufweisen, in der die Kanäle (Bohrungskonturen) für das Auslassventil und/oder den Anschlussstutzen ausgebildet sind. Dadurch stellen das Einsatzteil, das Auslassventil und/oder der Anschlussstutzen eine vormontierbare Baugruppe dar, so dass ein höherer Grad der Vormontage erreicht werden kann. Zudem kann diese Baugruppe einer separaten Qualitätskontrolle unterzogen werden.

Nachfolgend werden mögliche Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei gleiche oder funktional gleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen:

Fig.1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems für eine Brennkraftmaschine;

Fig.2 eine Ausführungsform der Hochdruck-Kraftstoffpumpe in einem Längsschnitt; und

Fig.3 eine Ausgestaltungsmöglichkeit des auslassseitigen Anschlussstutzens der Hochdruck-Kraftstoffpumpe aus Figur 2.

Figur 1 zeigt ein Kraftstoff System 10 für eine Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung. Aus einem Kraftstofftank 12 wird Kraftstoff über eine Saugleitung 14 mittels einer Vorförderpumpe 16 in eine Niederdruckleitung 18 und von dort einem Niederdruckanschluss 20 (Einlass 20) einer Kraftstoff- Hochdruckpumpe 22 zugeführt. Ein Kraftstoff, bspw. Benzin, wird in der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 22 auf einen hohen Druck verdichtet und durch einen Hochdruckanschluss 24 (Auslass 24) über ein Hochdruckrail 25 und einen Hochdruckinjektor 26 einem Brennraum 28 der Brennkraftmaschine zugeführt. Dort kann der Kraftstoff mit über ein Saugrohr 30 zugeführter Luft vermischt und, bspw. durch einen mit einer Zündkerze erzeugten Funken, entzündet werden.

Optional kann ein Teil des über den Niederdruckanschluss 20 der Kraftstoff- Hochdruckpumpe 22 zugeführten Kraftstoffs nach einem Durchfluss durch die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 22 ohne Verdichtung durch einen weiteren Niederdruckanschluss 32 wieder aus der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 22 heraus und über einen Niederdruckinjektor 34 in das Saugrohr 30 geführt werden. Dort kann sich dieser Teil des Kraftstoffs mit der zugeführten Luft vermischen bevor das Gemisch in den Brennraum 28 gelangt.

Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 22 ist als Kolbenpumpe ausgeführt, wobei ein Kolben 36 bspw. mittels einer Nockenscheibe 38 angetrieben werden kann (Bewegungsrichtung in der Zeichnung vertikal orientiert).

Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 22 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 genauer erläutert.

Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 22 weist ein Pumpengehäuse 40 auf, an oder in dem die Komponenten der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 22 angeordnet sind (vgl. Fig.2). Auf dem Pumpengehäuse 40 ist insbesondere unlösbar ein Pumpendeckel 42 montiert, der einen Niederdruckraum 44 beherbergt und mit dem Pumpengehäuse 40 verbunden, bspw. verschweißt, sein kann.

Seitlich am Pumpengehäuse 40 ist am Einlass 20 ein Anschlussstutzen 46 (Einlassstutzen 46) montiert. Der Anschlussstutzen 46 ist über einen Verbindungskanal 48 mit dem Niederdruckraum 44 strömungsverbunden.

Am Anschlussstutzen 46 kann ein Außengewinde 49 vorgesehen sein. Über einen weiteren Verbindungskanal (nicht dargestellt) ist der Niederdruckraum 44 mit dem Förderraum 50 strömungsverbunden, in dem der Kolben 36 angeordnet ist. Dadurch kann Kraftstoff vom Niederdruckraum 44 in den Förderraum 50 geführt werden.

Seitlich am Pumpengehäuse 40 ist am Auslass 24 ein Anschlussstutzen 52 (Auslassstutzen 52) befestigt. Am Auslass 24 sind zudem ein Auslassventil 54 und ein Druckbegrenzungsventil 56 vorgesehen. Im Beispiel sind das Auslassventil 54 und das Druckbegrenzungsventil 56 innerhalb des Anschlussstutzens 52 angeordnet.

Der Anschlussstutzen 52 weist im Beispiel ein Außengewinde 58 auf, mittels dem der Anschlussstutzen 52 am Auslass 24 in das Pumpengehäuse 40 (Ausnehmung 59) einschraubbar bzw. eingeschraubt ist. Das Pumpengehäuse 40 weist am Auslass 24 ein mit dem Außengewinde 58 des Anschlussstutzens 52 korrespondierendes Innengewinde 60 auf. Am freien Ende des Anschlussstutzens 52 (vom Pumpengehäuse 40 bzw. vom Einschraubende abgewandt) kann ebenfalls ein Außengewinde 61 ausgebildet sein. Alternativ kann der Anschlusstutzen 52 im Rahmen einer nicht dargestellten Ausführungsform am Auslass (24) mit dem Pumpengehäuse (40) verschweißt sein.

Der Anschlussstutzen 52 weist im Beispiel am dem Pumpengehäuse 40 zugewandten Ende eine Beißkante 62 auf. Die Beißkante 62 ist stirnseitig axial abragend ausgebildet und wirkt mit dem stirnseitigen Ende der am Auslass 24 vorgesehenen Ausnehmung 59 Zusammenwirken.

Der Anschlussstutzen 52 weist in dem (axialen) Abschnitt, in dem sich das Außengewinde 58 befindet, zwei Kanäle 64, 66 auf, wobei in einem ersten Kanal 64 das Auslassventil 54 und im zweiten Kanal 66 das Druckbegrenzungsventil 56 angeordnet bzw. eingesetzt ist. Die Kanäle 64, 66 können bspw. als Bohrungen mit Konturen zur Aufnahme der Ventile 54, 56 ausgebildet sein. Der Anschlussstutzen 52 weist in seinem Inneren einen zentralen Kanal bzw. Durchgang 68 auf, der mit dem Auslassventil 54 und dem Druckbegrenzungsventil 56 bzw. mit den Kanälen oder Kanalabschnitten 64, 66, in denen das Auslassventil 54 und das Druckbegrenzungsventil 56 angeordnet sind, strömungsverbunden ist. Somit kann der Anschlussstutzen 52 durchströmt werden. Die zwei Kanäle 64, 66 sind zu dem dem Pumpengehäuse 40 zugewandten Ende des Anschlussstutzens 52 hin offen, so dass das Auslassventil 54 und das Druckbegrenzungsventil 56 ausgehend von dem dem Pumpengehäuse 40 zugewandten Ende des Anschlussstutzens 52 jeweils in einen der Kanäle 64, 66 einsetzbar sind.

Zum Halten einer Feder 70 des Druckbegrenzungsventils 56 ist ein Halteelement 72, bspw. ein Haltering 72, in den zweiten Kanal 66 eingesetzt. Das Halteelement 72 sichert die Feder 70. Zudem kann über die Lage des Halteelements 72 der Öffnungsdruck eingestellt werden.

Das Auslassventil 54 und das Druckbegrenzungsventil 56 sind im Beispiel mittels eines gemeinsamen Auslassverbindungskanals 74, bspw. einer Auslassverbindungsbohrung 74, mit dem Förderraum 50 strömungsverbunden. Die Strömungsverbindung zwischen den Ventilen 54, 56 und dem Förderraum 50 erfolgt somit über lediglich einen Kanal.

Durch eine Aufwärtsbewegung des Kolbens 36 wird das im Förderraum 50 befindliche Medium (Kraftstoff) verdrängt und über das Auslassventil 54, welches vom Förderraum 50 weg öffnet, und den Auslass 24 bzw. den Anschlussstutzen 52 bspw. zu einem Hochdruckrail 25 gefördert. Das Druckbegrenzungsventil 56 ist antiparallel zum Auslassventil 54 geschaltet (entgegengesetzte Öffnungsrichtung), um unzulässig hohen Drücken im Hochdruckbereich des Kraftstoff Systems 10 vorzubeugen.

Figur 3 zeigt eine Ausgestaltungsmöglichkeit des Auslasses 24 bzw. des Anschlussstutzens 52. Demnach kann der Anschlussstutzen 52 in dem Abschnitt, in dem sich das Außengewinde 58 befindet, einen Hohlraum 76 aufweisen, der axial zum Pumpengehäuse 40 hin offen und nach radial außen durch eine Wandung des Anschlussstutzens 52 begrenzt ist.

In dem Hohlraum 76 ist ein Einsatzteil 78 (Ventilbatterie 78) angeordnet bzw. eingepresst, in dem zwei Kanäle 64, 66 ausgebildet sind, wobei in einen ersten Kanal 64 das Auslassventil 54 und in einen zweiten Kanal 66 das Druckbegrenzungsventil 56 angeordnet bzw. eingesetzt ist (vgl. Fig.3). Das Einsatzteil 78 kann dann mit beiden Ventilen 54, 56 in den Hohlraum 76 des Anschlussstutzens 52 eingepresst werden.

An dem (im montierten Zustand) vom Pumpengehäuse 40 abgewandten Ende des Anschlussstutzens 52 kann ein Außengewinde 61 vorgesehen sein. An dem

(im montierten Zustand) dem Pumpengehäuse 40 zugewandten Ende weist der Anschlussstutzen 52 das Außengewinde 58 zum Einschrauben des Anschlussstutzens 52 ins Pumpengehäuse 40 auf. Im Beispiel ist der Anschlussstutzen 52 als (reines) Drehteil ausgebildet. Die

Innenkontur 80 des Hohlraums 76 des Anschlussstutzens 52 ist hohlgedreht.

Das Einsatzteil 78 weist eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt auf, in der die Kanäle 64, 66 für das Auslassventil 54 und das Druckbegrenzungsventil 56 ausgebildet sind.