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1. WO2020141029 - FUEL PISTON PUMP

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[ DE ]

Beschreibung

Titel

Kraftstoff-Kolbenpumpe

Stand der Technik

Aus der DE102017207197 Al ist eine Kraftstoff- Kolbenpumpe mit einem

Pumpengehäuse bekannt. An dem Pumpengehäuse ist ein Anschlussstutzen montiert, durch den ein Fluid aus dem Pumpengehäuse heraus gelangen kann. In das

Pumpengehäuse ist eine Kolbenbuchse eingepresst, in der ein Pumpenkolben

verschiebbar angeordnet ist.

Vorteile der Erfindung

Die vorliegende Erfindung gemäß Anspruch 1 beruht zunächst auf der Erkenntnis der Erfinder, dass die unmittelbare Führung des Pumpenkolbens im Pumpengehäuse, bei der es zur Ausbildung einer Spaltdichtung kommt, zur Bauteilreduzierung und zur

Verkleinerung der Pumpe beiträgt. Überdies entfällt die Montage einer Kolbenbuchse, sodass die Kraftstoff- Kolbenpumpe einfacher hergestellt werden kann. Funktionelle Vorteile ergeben sich durch die maximierte Dichtlänge zwischen dem Pumpenkolben und dem Pumpengehäuse.

Es wurde ferner erkannt, dass in einer Anordnung mit unmittelbarer Führung des

Pumpenkolbens im Pumpengehäuse zwar einerseits eine hohe Härte des

Pumpengehäuses erforderlich ist, um einen zwischen Pumpenkolben und

Pumpengehäuse aufgrund von Reibung entstehenden Verschleiß zu vermindern, andererseits aber zugleich auch eine gewisse Duktilität und somit geringe Härte des Pumpengehäuses erforderlich ist, um eine stabile Verbindung mit dem Anbauteil zu ermöglichen.

Diese sich scheinbar wiedersprechenden Anforderungen werden in erfindungsgemäßer Weise dadurch zugleich gelöst, dass das Pumpengehäuse in dem Dichtbereich eine höhere Härte aufweist als in dem Verbindungsbereich.

Beispielsweise kann die Härte im Dichtbereich mindestens 550 HV betragen.

Beispielsweise kann die Härte in dem Verbindungsbereich höchstens 430 HV betragen.

Bei dem Anbauteil kann es sich beispielsweise um eines oder mehrere der folgenden Teile handeln: Ein Flansch zur Befestigung der Kraftstoff- Kolbenpumpe an einer Brennkraftmaschine; ein Ventilkörper eines Ventils, an dem ein Dichtsitz des Ventils ausgebildet ist, wobei das Ventil ein zum Arbeitsraum hin öffnendes Einlassventil der Kraftstoff- Kolbenpumpe ist oder ein vom Arbeitsraum weg öffnendes Auslassventil der Kraftstoff- Kolbenpumpe ist; das Gehäuse einer Betätigungseinrichtung für einen Stößel zum Beaufschlagen eines Einlassventils der der Kraftstoff- Kolbenpumpe.

Das Anbauteil ist mit dem Pumpengehäuse der Kraftstoff- Kolbenpumpe verbunden, beispielsweise eingepresst, verpresst, verstemmt oder verschweißt.

Die Herstellung einer derartigen Kraftstoff- Kolbenpumpe kann gemäß den unabhängigen Verfahrensansprüchen erfolgen.

Es ist insbesondere vorgesehen, dass das Pumpengehäuse in dem Verbindungsbereich eine höhere Bruchdehnung aufweist als im Dichtbereich.

Beispielsweise kann die Bruchdehnung im Dichtbereich höchstens 5% betragen.

Beispielsweise kann die Bruchdehnung in dem Verbindungsbereich mindestens 7% betragen.

Zeichnung

Figur 1 zeigt eine vereinfachte schematisierte Darstellung eines

Kraftstoffsystems für eine Brennkraftmaschine;

Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Kraftstoff- Kolbenpumpe;

Figur 3 zeigt die Verfahrensschritte gemäß einem ersten Ausführbeispiel zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kraftstoff- Kolbenpumpe;

Figur 4 zeigt die Verfahrensschritte gemäß einem zweiten Ausführbeispiel zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kraftstoff- Kolbenpumpe.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt ein Kraftstoffsystem 10 für eine weiter nicht dargestellte Brennkraftmaschine in einer vereinfachten schematischen Darstellung. Aus einem Kraftstofftank 12 wird im Betreib des Kraftstoffsystems 10 Kraftstoff über eine Saugleitung 14 mittels einer Vorförderpumpe 16 und einer Niederdruckleitung 18 über einen Einlassstutzen 20 einer Kraftstoff-Kolbenpumpe 22 zugeführt. Dem Einlassstutzen 20 ist ein Einlassventil 24 fluidisch nachgeordnet, über welches ein Arbeitsraum 26 mit einem Niederdruckbereich 28, der die Vorförderpumpei 6, die Saugleitung 14 und den Kraftstofftank 12 umfasst, fluidisch verbindbar ist. Druckpulsationen in dem Niederdruckbereich 28 können mittels einer Druckdämpfervorrichtung 29 gedämpft werden. Das Einlassventil 24 kann über eine Betätigungseinrichtung 30 zwangsweise geöffnet werden. Die Betätigungseinrichtung 30 und damit das Einlassventil 24 sind über eine Steuereinheit 32 ansteuerbar.

Ein Kolben 34 der Kraftstoff-Kolbenpumpe 22 kann mittels eines vorliegend als

Nockenscheibe ausgeführten Antriebs 36 entlang einer Kolbenlängsachse 38 auf und ab bewegt werden, was durch einen Doppelpfeil mit dem Bezugszeichen 40 schematisch dargestellt ist. Hydraulisch zwischen dem Arbeitsraum 26 und einem Auslassstutzen 42 der Kraftstoff-Kolbenpumpe 22 ist ein Auslassventil 44 angeordnet, das zu einem

Hochdruckspeicher 46 ("Rail") hin öffnen kann.

Über ein Druckbegrenzungsventil 48, das bei Überschreiten eines Grenzdrucks im Hochdruckspeicher 46 öffnet, sind der Hochdruckspeicher 46 und der Arbeitsraum 26 fluidisch verbindbar. Das Druckbegrenzungsventil 48 ist als federbelastetes

Rückschlagventil ausgebildet und kann zum Arbeitsraum 26 hin öffnen.

Die Kraftstoff-Kolbenpumpe 22 ist in Figur 2 in einer Schnittdarstellung gezeigt. In der Darstellung von Figur 2 ist ersichtlich, dass die Betätigungseinrichtung 30 ein Gehäuse 30.1 umfasst, das in einen ersten Verbindungsbereich 56.1 des Pumpengehäuses 52 dichtend eingepresst ist. Es ist weiterhin ersichtlich, dass die Betätigungseinrichtung 30 einen federbelasteten Stößel 49 umfasst. Der Stößel 49 ist über eine Magnetspule 50 bewegbar und kann ein federbelastetes Ventilelement 51 des Einlassventils 24 zwangsweise öffnen. In der geschlossenen Stellung liegt das Ventilelement 51 auf einem Dichtsitz 70 eines Ventilkörpers 74 des Einlassventils 24 auf. Der Ventilkörper 74 des Einlassventils 24 ist in einen zweiten Verbindungsbereich 56.2 des Pumpengehäuses 52 eingepresst.

In der Darstellung von Figur 2 im oberen Bereich der Kraftstoff-Kolbenpumpe 22 ist die Druckdämpfervorrichtung 29 angeordnet. Die Druckdämpfervorrichtung 29 umfasst ein topfartiges Deckelelement 54, das mit dem Pumpengehäuse 52 verbunden ist. Das Deckelelement 54 kann beispielsweise als Tiefziehteil hergestellt sein.

Das Pumpengehäuse 52 und das Deckelelement 54 begrenzen einen Innenraum 58 der Druckdämpfervorrichtung 29. In dem Innenraum 58 der Druckdämpfervorrichtung 29 ist ein Membrandämpfer 60 angeordnet. Dieser umfasst eine erste, in der Figur 2 obere Membran 62 und eine zweite, in den Figur 2 untere Membran 64, die randseitig miteinander verschweißt sind. Die obere Membran 62 und die untere Membran 64 umschließen ein Dämpfungsvolumen 66, das mit Gas gefüllt und kompressibel ist, da die beiden Membranen 62 und 64 jeweils flexible Wände für das Dämpfungsvolumen 66 darstellen.

Der Membrandämpfer 60 ist randseitig über ein Abstützelement 68 am Pumpengehäuse 52 abgestützt und in einer axialen bzw. in den Figuren vertikalen Richtung entlang der Kolbenlängsachse 38 zu diesem beabstandet angeordnet. Ein Federelement 70 ist dem Abstützelement 68 gegenüberliegend zwischen Membrandämpfer 60 und Deckelelement 54 angeordnet. Über das Federelement 70 ist der Membrandämpfer 60 am

Deckelelement 54 abgestützt und in der axialen Richtung 38 zu diesem beabstandet angeordnet. Insgesamt ist der Membrandämpfer 60 über das Abstützelement 68 und das Federelement 70 randseitig zwischen dem Deckelelement 54 und dem Pumpengehäuse 52 verspannt.

Im Betrieb der Kraftstoff-Kolbenpumpe 22 wird der Kraftstoff im Niederdruckbereich 28 zu Druckpulsationen angeregt. Diese Druckpulsationen können durch Kompression bzw. Dekompression des Membrandämpfers 60 ausgeglichen werden.

Der Kolben 34 ist unmittelbar in dem Pumpengehäuse 52 geführt, sodass unmittelbar

zwischen einem Dichtbereich 52.1 des Pumpengehäuses 52 und dem Pumpenkolben 34 eine Spaltdichtung 90 ausgebildet ist.

Das Auslassventil 44 weist ein federbelastetes kugelförmiges Ventilelement 76 auf. In der geschlossenen Stellung kommt dieses Ventilelement 76 an einem Dichtsitz 78 des Auslassventils 44 zur Anlage. Der Dichtsitz 78 ist an einem Ventilkörper 79 des

Auslassventils 44 angeordnet, welcher in einen dritten Verbindungsbereich 56.3 des Pumpengehäuses 52 eingepresst ist.

Im unteren Teil des Pumpengehäuses 52 ist an einen vierten Verbindungsbereich 56.4 des Pumpengehäuses 52 ein Flansch 82 zur Befestigung der Kraftstoff- Kolbenpumpe an einer Brennkraftmaschine angeschweißt.

Es ist vorgesehen, dass das Pumpengehäuse 52 in dem Dichtbereich 52.1 eine höhere Härte aufweist als in den Verbindungsbereichen 56.1, 56.2, 56.3, 56.4. Beispielsweise kann die Härte im Dichtbereich mindestens 550 HV betragen. Beispielsweise kann die Härte in dem Verbindungsbereich höchstens 430 HV betragen.

Es ist ferner vorgesehen, dass das Pumpengehäuse 52 in den Verbindungsbereichen 56.1, 56.2, 56.3, 56.4 eine höhere Bruchdehnung aufweist als im Dichtbereich 52.1. Beispielsweise kann die Bruchdehnung im Dichtbereich höchstens 5% betragen.

Beispielsweise kann die Bruchdehnung in dem Verbindungsbereich mindestens 7% betragen.

Figur 3 zeigt die Verfahrensschritte gemäß einem ersten Ausführbeispiel zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kraftstoff- Kolbenpumpe. Hierbei wird in einem vorangehenden Verfahrensschritt 104 ein Pumpengehäuse 52 mit geringer Härte bereitgestellt, das in einem nachfolgenden Verfahrensschritt 105 durchgehärtet wird. Insgesamt wird also ein hartes Pumpengehäuse bereitgestellt (Verfahrensschritt 101). Nachfolgend werden die Verbindungsbereiche 56.1, 56.2, 56.3, 56.4 mit einem induktiven Verfahren weichgeglüht, worin der Verfahrensschritt 102 besteht. Diesem schließt sich der Verfahrensschritt 103 an, in dem die Anbauteile, nämlich das Gehäuse 30.1 der Betätigungseinrichtung 30, die Ventilkörper 74, 79 des Einlassventils 24 und des Auslassventils 44 und der Flansch 82, mit dem Pumpengehäuse 52 verbunden werden.

Figur 4 zeigt die Verfahrensschritte gemäß einem zweiten Ausführbeispiel zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kraftstoff- Kolbenpumpe. Hierbei wird in einem vorangehenden Verfahrensschritt 104 ein Pumpengehäuse 52 mit geringer Härte bereitgestellt. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt 106 wird der Dichtbereich 52.1 des Pumpengehäuses 52 mit einem induktiven Verfahren gehärtet. Wiederum nachfolgend, im Verfahrensschritt 103, werden die Anbauteile, nämlich das Gehäuse 30.1 der Betätigungseinrichtung 30, die Ventilkörper 74, 79 des Einlassventils 24 und des Auslassventils 44 und der Flansch 82, mit dem Pumpengehäuse 52 verbunden.