Titel:

Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem sowie Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem.

Stand der Technik

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2008 057 089 A1 geht eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Pumpeneinheit hervor, welche ein Zylindergehäuse mit einem Zylinderraum umfasst, in dem ein Pumpenkolben axialbeweglich gelagert ist. Dem Zylinderraum ist über ein Saugventil Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich zuführbar, der nach der Förderung auf Hochdruck über ein Druckventil in einen Hochdruckbereich abgeleitet wird. Das Druckventil ist in einem Hochdruckkanal angeordnet, der in den Zylinderraum mündet. Um das Totvolumen im Zylinderraum und den angrenzenden Strömungsbereichen zu verringern, wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, den Hochdruckkanal nahe der Stirnseite bzw. der Stirnfläche des Zylinderraums in einer Richtung quer zur Zylinderraumlängsachse abgehen zu lassen und den Strömungsquerschnitt und/oder die Länge des Hochdruckkanals derart zu reduzieren, dass dieser weniger als 50% zum Totvolumen der Pumpeneinheit beiträgt. Die Verringerung des Totvolumens soll zur Steigerung des Wirkungsgrades der Pumpeneinheit beitragen. Denn das Totvolumen bestimmt die Kraftstoffmenge, die zwar auf Hochdruck gefördert, aber nicht über das Druckventil abgeleitet wird.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Totvolumen weiter zu verringern und somit eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem zu schaffen, die einen sehr hohen Wirkungsgrad besitzt.

Zur Lösung der Aufgabe wird die Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Zur Lösung der Aufgabe wird ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 6 vorgeschlagen.

Offenbarung der Erfindung

Die vorgeschlagene Hochdruckpumpe umfasst ein Gehäuseteil mit einer Zylinderbohrung, die in einen Elementraum mündet, sowie einen in der Zylinderbohrung axialbeweglich aufgenommenen Pumpenkolben, der zur Förderung einer im Elementraum vorhandenen Kraftstoffmenge auf Hochdruck über einen Nockenoder Exzentertrieb in einer Hubbewegung antreibbar ist. Erfindungsgemäß ist zumindest ein Abschnitt des Elementraums als ein den Pumpenkolben endseitig umgebender Ringraum ausbildet, von dem ein Hochdruckabgang abzweigt und der eine Längsachse A ₂ besitzt, die zu einer Längsachse Ai der Zylinderbohrung um ein Maß e versetzt ist. Das heißt, dass der Elementraum exzentrisch in Bezug auf die Zylinderbohrung angeordnet ist.

Durch die zumindest abschnittsweise Ausbildung des Elementraums als

Ringraum wird das Elementraumvolumen bereits deutlich reduziert. Zugleich ist über den als Ringraum ausgebildeten Abschnitt die erforderliche hydraulische Verbindung des Elementraums mit dem Hochdruckabgang sichergestellt. Dadurch, dass der Elementraum exzentrisch angeordnet ist, kann das Elementraumvolumen weiter reduziert werden. Denn der als Ringraum ausgebildete Abschnitt muss lediglich im Bereich des abzweigenden Hochdruckabgangs einen gewissen Strömungsquerschnitt besitzen. Die dadurch erreichte Reduzierung des Totvolumens führt zu einem erhöhten Wirkungsgrad der Hochdruckpumpe.

Idealerweise ist der Strömungsquerschnitt des Ringraums im Bereich des abzweigenden Hochdruckabgangs maximal. Bevorzugt ist daher die Längsachse A ₂ gegenüber der Längsachse A in Richtung des Hochdruckabgangs um das Maß e versetzt. Dadurch ist sichergestellt, dass ein ausreichender Strömungs- querschnitt zur Herstellung der hydraulischen Verbindung des Elementraums mit dem Hochdruckabgang verbleibt.

Weiterhin bevorzugt ist der Hochdruckabgang als Radialbohrung ausgeführt und nimmt ein Hochdruckventil auf. Der Strömungsquerschnitt und/oder die Länge der Radialbohrung sollte möglichst klein gewählt werden, um das Totvolumen weiter zu verringern. Über das in dem Hochdruckabgang aufgenommene Hochdruckventil ist die Hochdruckpumpe mit einem Hochdruckspeicher des Kraftstoffeinspritzsystems verbindbar.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Elementraum über ein Saugventil mit Kraftstoff befüllbar ist, das axial an den Elementraum angesetzt ist. Das heißt, dass der Kraftstoff parallel zu den Längsachsen Ai und A ₂ in den Elementraum eingebracht wird, wodurch eine optimale Befüllung des Elementraums mit Kraftstoff sichergestellt ist.

Ergänzend wird vorgeschlagen, dass eine Ventilplatte des Saugventils den Elementraum in axialer Richtung begrenzt. Das Saugventil öffnet demnach unmittelbar in den Elementraum, wodurch das Elementraumvolumen weiter reduziert wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Hochdruckpumpe als Steckpumpe, insbesondere als Steckpumpe mit ölseitiger Dichtung, ausgeführt. Bei einer Steckpumpe mit ölseitiger Dichtung ist es für die Montage erforderlich, dass der Pumpenkolben durch die Dichtung geschoben wird. Um die

Dichtung nicht zu beschädigen, wird der Pumpenkolben an seinem dem Elementraum zugewandten Ende daher häufig mit einem Radius versehen. Diese Maßnahme führt jedoch zu einer unerwünschten Erhöhung des Totvolumens. Bei einer erfindungsgemäßen Ausbildung des Elementraums erübrigt sich diese Maßnahme, so dass das Totvolumen nicht erhöht wird. Die Vorteile der Erfindung kommen daher insbesondere bei Ausbildung der Hochdruckpumpe als Steckpumpe zum Tragen.

Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem vorgeschlagen, wobei die herzustellende Hochdruckpumpe ein Gehäuseteil mit einer in einen Elementraum mündenden Zylinderbohrung sowie einen in der Zylinderbohrung axialbeweglich aufgenommenen Pumpenkolben umfasst. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird erfindungsgemäß der Elementraum um ein Maß e exzentrisch zur Zylinderbohrung gebohrt. Dadurch kann das Volumen des Elementraums bzw. das Totvolumen verringert werden, was eine Erhöhung des Wirkungsgrads der nach diesem Verfahren hergestellten Hochdruckpumpe zur Folge hat.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Elementraum um das Maß e in Richtung einer Radialbohrung versetzt gebohrt, die als Hochdruckabgang dient und in den Elementraum mündet. Auf diese Weise wird die erforderliche hydraulische Verbindung des Elementraums mit dem Hochdruckabgang sichergestellt.

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

Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße

Hochdruckpumpe, die als Steckpumpe ausgeführt ist,

Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Figur 1 im Bereich des Elementraums der Hochdruckpumpe,

Figur 3 einen Querschnitt durch den Elementraum der Hochdruckpumpe der Figur 1 und

Figur 4 einen Querschnitt durch einen zentrisch angeordneten Elementraum einer nicht erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Die in der Figur 1 dargestellte Hochdruckpumpe ist als Steckpumpe ausgeführt und umfasst ein Gehäuseteil 1 mit einer Zylinderbohrung 2, in der ein Pumpenkolben 4 axialbeweglich aufgenommen ist. Der Pumpenkolben 4 weist einen Kolbenfuß 10 auf, der aus der Zylinderbohrung 2 herausragt und mit einer

Stößelbaugruppe 11 zur Abstützung an einem Nocken oder Exzenter einer Antriebswelle verbunden ist. Das andere Ende des Pumpenkolbens 4 erstreckt sich in einen Elementraum 3 hinein, der im Anschluss an die Zylinderbohrung 2 im Gehäuseteil 1 ausgebildet ist. Der den Pumpenkolben 4 umgebende Abschnitt des Elementraums 3 bildet demnach einen Ringraum 5 aus. Von dem als Ringraum 5 ausgebildeten Abschnitt des Elementraums 3 zweigt ein Hochdruck- abgang 6 ab.

Im Saugbetrieb der Hochdruckpumpe wird der Elementraum 3 über ein Saugventil 8 mit Kraftstoff befüllt. Im Förderbetrieb der Hochdruckpumpe wird der im Elementraum 3 vorhandene Kraftstoff über den Hub des Pumpenkolbens 4 verdich- tet und über den Hochdruckabgang 6 einem Hochdruckventil 7 zugeführt. Über das Hochdruckventil 7 ist die Hochdruckpumpe mit einem Hochdruckspeicher (nicht dargestellt) verbindbar, an den wenigstens ein Kraftstoffeinspritzventil (nicht dargestellt) zum Einspritzen des auf Hochdruck geförderten Kraftstoffs in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine angeschlossen ist.

Der das Hochdruckventil 7 aufnehmende Hochdruckabgang 6 ist als Radialbohrung ausgeführt, während das Saugventil 8 axial angesetzt ist, so dass eine Ventilplatte 9 des Saugventils 8 den Elementraum 3 in axialer Richtung begrenzt. Das Saugventil 8 öffnet demnach unmittelbar in den Elementraum 3. Die Zufüh- rung des Kraftstoffs erfolgt über einen Niederdruckanschluss 12.

Die angestrebte Verringerung des Totvolumens zur Erhöhung des Wirkungsgrads der Hochdruckpumpe wird vorliegend zum Einen dadurch erzielt, dass sich der Pumpenkolben 4 tief in den Elementraum 3 hinein erstreckt. Zum Anderen dadurch, dass eine Längsachse A ₂ des Elementraums 3 um ein Maß e versetzt zu einer Längsachse Ai der Zylinderbohrung 2 angeordnet ist (siehe Figur 3). Das heißt, dass der Elementraum 3 exzentrisch in Bezug auf die Längsachse Ai der Zylinderbohrung 2 und damit auch in Bezug auf die Längsachse des Pumpenkolbens 4 angeordnet ist, die mit der Längsachse A der Zylinderbohrung 2 zusammenfällt. Denn der Pumpenkolben 4 ist in der Zylinderbohrung 2 geführt aufgenommen. Der den Pumpenkolben 4 umgebende Ringraum 5 des Elementraums 3 weist dementsprechend einen sich verändernden Strömungsquerschnitt auf (siehe Figur 3). Dabei ist die Lage des Elementraums 3 derart gewählt, dass der Strömungsquerschnitt des als Ringraum 5 ausgebildeten Abschnitts im Be- reich des Hochdruckabgangs 6 am größten ist, um die erforderliche hydraulische

Verbindung des Elementraums 3 mit dem Hochdruckabgang 6 sicherzustellen. In einem Bereich, der dem Hochdruckabgang 6 diametral gegenüber liegt ist der Strömungsquerschnitt des Ringraums 5 dagegen minimal. Gegenüber einem Elementraum 3, der konzentrisch zur Längsachse Ai der Zylinderbohrung 2 angeordnet ist (siehe Figur 4), kann demnach der Durchmesser des Element- raums 3 reduziert werden, was ferner eine Reduzierung des Totvolumens zur

Folge hat. Denn selbst bei einem verringerten Durchmesser des Elementraums 3, wenn dieser exzentrisch gemäß der Figur 3 angeordnet ist, verbleibt ein ausreichender Strömungsquerschnitt des Ringraums 5 im Bereich des Hochdruckabgangs 6, um die erforderliche hydraulische Verbindung des Element- raums 3 mit dem Hochdruckabgang 6 herzustellen.

Idealerweise ist die Längsachse A ₂ des Elementraums 3 in Richtung des Hochdruckabgangs 6 um das Maß e versetzt zur Längsachse Ai der Zylinderbohrung 2 angeordnet. Denn auf diese Weise kann eine maximale Volumenverklei- nerung des Elementraums 3 und damit des Totvolumens erzielt werden.

Da durch die vorgeschlagenen Maßnahmen das nicht genutzte Volumen im Elementraum reduziert wird, wirken sich diese positiv auf den Wirkungsgrad der Hochdruckpumpe aus.

Die Erfindung kann bei allen Hochdruckpumpen umgesetzt werden, die als Radialkolbenpumpen ausgeführt sind. Besonders vorteilhaft wirken sich die vorgeschlagenen Maßnahmen bei einer Hochdruckpumpe mit Medientrennung aus.