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DE102009029582A1 - Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff - Google Patents

Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff Download PDF

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DE102009029582A1
DE102009029582A1 DE200910029582 DE102009029582A DE102009029582A1 DE 102009029582 A1 DE102009029582 A1 DE 102009029582A1 DE 200910029582 DE200910029582 DE 200910029582 DE 102009029582 A DE102009029582 A DE 102009029582A DE 102009029582 A1 DE102009029582 A1 DE 102009029582A1
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DE
Germany
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suction valve
pressure pump
pressure
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damping element
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Withdrawn
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DE200910029582
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Sandro Soccol
Otto Mueller
Sylvain Besancon
Jens Grieb
Bertram Schweitzer
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M55/04Means for damping vibrations or pressure fluctuations in injection pump inlets or outlets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Pumpenelement, das einen über einen Nocken- oder Exzentertrieb zu einer Hubbewegung antreibbaren Pumpenkolben umfasst, wobei im Saughub des Pumpenkolbens Kraftstoff über ein Saugventil (1) aus einem Niederdruckbereich angesaugt und im Förderhub des Pumpenkolbens verdichtet und unter hohem Druck über ein Auslassventil einer Speicherleitung zugeführt wird. Erfindungsgemäß umfasst das Saugventil (1) ein Dämpfungselement (2) zum Ausgleich von Druckpulsationen im Niederdruckbereich.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1. Bestandteil einer solchen Hochdruckpumpe ist wenigstens ein Pumpenelement, das einen über einen Nocken- oder Exzentertrieb zu einer Hubbewegung antreibbaren Pumpenkolben umfasst, wobei im Saughub des Pumpenkolbens Kraftstoff über ein Saugventil aus einem Niederdruckbereich angesaugt und im Förderhub des Pumpenkolbens verdichtet und unter hohem Druck über ein Auslassventil einer Speicherleitung zugeführt wird.
  • Bei derartigen Hochdruckpumpen besteht oftmals das Problem, dass das Saugventil zu Beginn der Förderphase noch nicht geschlossen ist. Dadurch kann beim Förderhub des Pumpenkolbens eine bestimmte Menge Kraftstoff durch das sich schließende Saugventil wieder zurück in den Niederdruckbereich gelangen. Diese zurückgeförderte Menge führt zu Druckinstabilitäten im Niederdruckbereich, die eine gleichmäßige Füllung des Pumpenarbeitsraumes, in den der Kraftstoff zur Verdichtung angesaugt wird, deutlich erschwert. Derartige Druckinstabilitäten bzw. Druckpulsationen im Niederdruckbereich können beispielsweise durch Dampfphasenbereiche oder temporäre hohe Druckspitzen erzeugt werden. Sie führen zu Einbrüchen in den Förderkennlinien und somit zu reduzierten maximalen Förderraten. Derartige Probleme treten insbesondere bei schnelldrehenden Hochdruckpumpen sowie bei Anordnungen mit mehreren Pumpenelementen auf.
  • Stand der Technik
  • Aus der Druckschrift DE 101 49 412 C1 ist eine Vorrichtung zum Dämpfen von Druckpulsationen in einem Fluidsystem, insbesondere in einem Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine, bekannt, bei der zum einen stromaufwärts vom Saugventil ein passives Dämpfungsvolumen vorgesehen ist, das darüber hinaus mit einem Druckdämpfer hydraulisch verbunden ist. Der Druckdämpfer umfasst ein Volumen, das im Bereich eines als Mengensteuerventil dienenden Magnetventils angeordnet ist und in hydraulischer Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum steht. Aufgrund der Wärmeeinleitung von Magnetspule und Magnetanker erwärmt sich der Kraftstoff im Volumen des Druckdämpfers, so dass der Kraftstoff verdampft und als elastisch komprimierbares Gasvolumen zur Druckdämpfung dient. Reicht das Gasvolumen zur Dämpfung nicht aus, kann über die hydraulische Verbindung zum passiven Dämpfungsvolumen stromaufwärts des Saugventils ein weiterer Druckausgleich erfolgen.
  • Darüber hinaus sind Systeme bekannt, die lediglich ein passives Ausgleichsvolumen stromaufwärts des Saugventils oder im Bereich einer dem Saugventil vorgeschalteten Zumesseinheit zur Kompensation von Druckpulsationen aufweisen. Wird ein Kompensator im Bereich einer vorgeschalteten Zumesseinheit angeordnet, ist ggf. die kinetische Energie einer Druck- und/oder Mengenwelle schon im Niederdruckbereich vorhanden und kann sich dort weiter verzweigen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Hochdruckpumpe der vorstehend beschriebenen Art bereitzustellen, bei der Druck- und Mengenschwankungen im Niederdruckbereich der Hochdruckpumpe in deutlich verringertem Maße auftreten.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird eine Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorgeschlagene Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass das Saugventil ein Dämpfungselement zum Ausgleich von Druckpulsationen im Niederdruckbereich umfasst. Somit können Druck- und Mengenschwankungen direkt über das Saugventil ausgeglichen werden, bevor sie in das Leitungssystem des Niederdruckbereiches gelangen. Das Dämpfungselement hat demnach die Funktion eines Druck- und Mengenkompensators. Die Gefahr einbrechender Fülldrücke vor dem Saugventil und damit verbundenen Gleichförderungsproblemen werden entschärft. Die Hochdruckpumpe weist ein deutlich stabileres Druckverhalten auf, was sich in den Förderkennlinien wiederspiegelt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Dämpfungselement ein Sieb oder ein Filter, das bzw. der vorzugsweise hülsenförmig ausgebildet und im Strömungsweg des Saugventils angeordnet ist. Der Einsatz eines Siebes oder eines Filters als Dämpfungelement bzw. Kompensator weist den Vorteil auf, dass zugleich unerwünschte Partikel, die im Kraftstoff enthalten sind und zu einem erhöhten Verschleiß der Bauteile der Hochdruckpumpe führen können, herausgefiltert werden. Aus dem Stand der Technik sind darüber hinaus Dämpfungselemente aus Sinterbronze bekannt, deren eigentliche Zweckbestimmung die Schalldämpfung ist, die hier jedoch ebenfalls zum Einsatz gelangen könnten.
  • Im Hinblick auf die Ausführung des Dämpfungselementes als Sieb oder Filter wird vorgeschlagen, dass das Sieb oder der Filter Öffnungen besitzt, deren Durchmesser D vorzugsweise zwischen 80 und 120 μm beträgt. Besonders bevorzugt wird ein Öffnungsdurchmesser D von 100 μm. Somit ist sichergestellt, dass im Kraftstoff enthaltene schädliche Partikel, die größer als 100 μm sind, herausgefiltert werden.
  • Die Wandstärke d des vorzugsweise hülsenförmig ausgebildeten Siebes oder Filters sollte kleiner als 1 mm betragen. Die Öffnungen hierin sind vorzugsweise lasergebohrt, so dass eine präzise Ausführung der Öffnungen gewährleistet ist.
  • Die Öffnungen des als Sieb oder Filter ausgebildeten Dämpfungselementes sind vorzugsweise ringförmig in axial zueinander beabstandeten Reihen oder spiralförmig angeordnet. Der axiale Abstand der Öffnungen zweier benachbarter Reihen oder Steigungen beträgt vorzugsweise zwischen 0,5 und 1,5 mm. Bevorzugt wird insbesondere ein axialer Abstand von 1 mm. Der axiale Abstand der ring- oder spiralförmig angeordneten Öffnungen ist demnach bevorzugt größer als die Wandstärke d gewählt. Der vorgeschlagene axiale Abstand verringert die Gefahr einer Verformung der Öffnungen.
  • Des Weiteren bevorzugt sind die Öffnungen umfangsseitig gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Anzahl der Öffnungen in einer Reihe oder einer Steigung über einen Winkelbereich von 360° kann beispielsweise zwischen 50 und 90 betragen. Vorzugsweise liegt die Anzahl der Öffnungen zwischen 65 und 75. Dadurch ist ein ausreichender Zwischenraum zwischen benachbarten Öffnungen einer Reihe oder Steigung zur Verhinderung einer Verformung der Öffnungen gewährleistet.
  • Das vorzugsweise als hülsenförmiges Sieb oder als hülsenförmiger Filter vorgesehene Dämpfungselement ist gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einseitig an einer im Saugventilraum eingesetzten Dichtscheibe abgestützt. Wird der Saugventilraum von einem Gehäuseteil der Hochdruckpumpe, insbesondere dem Zylinderkopf, begrenzt, liegt die Dichtscheibe hieran an. Durch die Dichtfunktion der Dichtscheibe ist sichergestellt, dass aus dem Niederdruckbereich angesaugter Kraftstoff das als Sieb oder Filter ausgebildete Dämpfungselement passiert. Zudem können durch Einsatz einer Dichtscheibe eventuelle Fertigungs- und/oder Montagetoleranzen ausgeglichen werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Dämpfungselement einstückig mit einem Bauteil des Saugventils ausgebildet. Vorzugsweise ist das Bauteil ein Verschlusselement zur Lagefixierung des Saugventils in einem Gehäuseteil der Hochdruckpumpe, insbesondere im Zylinderkopf. Die einstückige Ausbildung des Dämpfungselementes mit dem Verschlusselement hat den Vorteil, dass auf die Anordnung eines zusätzlichen Bauteils verzichtet werden kann. Der Montageaufwand wird demnach nicht erhöht. Zugleich kann eine Zentrierung und Lagefixierung des Dämpfungselementes über das Verschlusselement erfolgen.
  • Das Verschlusselement ist bevorzugt eine Verschlussschraube, die ein Gewindeteil besitzt, an dem ein hohlzylinderförmiger Teil zur Ausbildung des Dämpfungselementes angesetzt ist. Somit erfolgt beim Einschrauben des Verschlusselementes zugleich eine Zentrierung des Dämpfungselementes. Vorzugsweise besitzt der hohlzylinderförmige Teil des Verschlusselementes einen kleineren Außendurchmesser als der Gewindeteil. Der hohlzylinderförmige Teil weist demnach einen radialen Abstand zum Gehäuse auf, so dass ein Ringraum verbleibt, der den hydraulischen Anschluss an den Niederdruckbereich gewährleistet. Zudem stellt ein radialer Abstand zum Gehäuse sicher, dass eine in den Ringraum mündende Zulaufbohrung frei bleibt.
  • Weiterhin vorzugsweise besitzt das Dämpfungselement auch gegenüber einer Ventilplatte des Saugventils einen gewissen radialen Abstand oder ein gewisses radiales Spiel, um einen Kraftstoffstrom durch sämtliche Öffnungen des Dämpfungselementes zu ermöglichen. Alternativ oder ergänzend hierzu kann der hohlzylinderförmige Teil des Verschlusselementes außen- und/oder innenumfangumfangseitig mit Nuten oder Rillen versehen sein, die einen radialen Abstand zum Gehäuse und/oder zur Ventilplatte zumindest in Teilbereichen bewirken. Weiterhin alternativ oder ergänzend kann auch das Saugventil, insbesondere die Ventilplatte des Saugventils, eine radial verlaufende Anlageschulter aufweisen, an welcher der hohlzylinderförmige Teil des Verschlusselementes anliegt, so dass benachbart zur Anlageschulter ein Radialspalt zwischen dem Dämpfungselement und der Ventilplatte verbleibt.
  • Vorteilhafterweise besitzt der hohlzylinderförmige Teil des Verschlusselementes einen konisch verlaufenden Teilbereich, der bevorzugt stirnseitig, d. h. am freien Ende des hohlzylinderförmigen Teils angeordnet ist. Der konische Verlauf geht vorzugsweise mit einer abnehmenden Wandstärke einher, so dass dieser Teilbereich des Dämpfungselementes eine geringere Steifigkeit besitzt und leicht verformbar ist. Die Verformbarkeit dieses Teilbereiches gewährleistet wiederum eine dichtende Anlage des Dämpfungselementes am Gehäuseteil oder einer hierin eingesetzten Dichtscheibe. Um zugleich Verformungen der im Dämpfungselement angeordneten Öffnungen zu vermeiden, sind diese axial beabstandet zum konisch verlaufenden Teilbereich angeordnet. Damit ist der Erhalt einer ausreichenden Dämpfungs- und Filterfunktion sichergestellt.
  • Ist die Hochdruckpumpe als Mehrkolbenpumpe ausgebildet, besitzt vorzugsweise jedes Saugventil, das einem Pumpenelement bzw. Pumpenkolben zugeordnet ist, ein Dämpfungselement. Probleme in Bezug auf die Gleichförderung der Pumpenelemente werden dadurch verringert.
  • Eine erfindungsgemäße Hochdruckpumpe weist weiterhin vorzugsweise eine dem Saugventil vorgeschaltete Zumesseinheit zur Mengenregelung auf.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Hochdruckpumpe gemäß einer ersten Ausführungsform im Bereich eines Saugventils,
  • 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Hochdruckpumpe gemäß einer zweiten Ausführungsform im Bereich eines Saugventils,
  • 3 einen Detailausschnitt aus 2 im Bereich des Dämpfungselementes,
  • 4 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Hochdruckpumpe gemäß einer dritten Ausführungsform im Bereich eines Saugventils,
  • 5 einen Ausschnitt aus 4 im Bereich des Dämpfungselementes,
  • 6 ein Kennlinien-Diagramm einer Hochdruckpumpe mit erfindungsgemäßen Dämpfungselement,
  • 7 das Kennlinien-Diagramm der Hochdruckpumpe aus 6 jedoch ohne erfindungsgemäßem Dämpfungselement,
  • 8 ein weiteres Kennlinien-Diagramm einer Hochdruckpumpe mit erfindungsgemäßem Dämpfungselement und
  • 9 das Kennlinien-Diagramm der Hochdruckpumpe aus 8 jedoch ohne erfindungsgemäßem Dämpfungselement.
  • Das in 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe umfasst ein Saugventil 1, das mittels einer Verschlussschraube 7 im Bereich eines Zylinderkopfes 12 der Hochdruckpumpe gehalten ist. Zur Zentrierung und Lagefixierung des Saugventils 1 weist die Verschlussschraube 7 eine Stufenbohrung 15 auf, in welcher eine Ventilplatte 14 des Saugventils 1 teilweise aufgenommen ist. Die Ventilplatte 14 dient wiederum der Aufnahme eines kolbenartigen Ventilschließelementes 16, dass zum Öffnen und Schließen des Saugventils 1 gegenüber der Ventilplatte 14 hubbeweglich gelagert ist. Die Rückführung des Ventilschließelementes 16 in die Schließstellung wird von einer Rückstellfeder 17 unterstützt, die einerseits an der Ventilplatte 14 und andererseits mittelbar über einen Federteller 18 am Ventilschließelement 16 abgestützt ist. Die Verschlussschraube 7, die Ventilplatte 14 sowie der Zylinderkopf 12 begrenzen einen ringförmig ausgebildeten Saugventilraum 5, in den eine Zulaufbohrung 13 mündet. Im Saugventilraum 5 ist ferner ein erfindungsgemäßes Dämpfungselement 2 angeordnet, dass hülsenartig ausgebildet ist und die Ventilplatte 14 des Saugventils 1 einschließlich der Ventilzuläufe 19 umgibt. Die Ausbildung des Dämpfungselementes 2 als Sieb bzw. Filter 3 gewährleistet zum Einen, dass der über die Zulaufbohrung 13 in den Saugventilraum 5 geförderte Kraftstoff das Dämpfungselement 2 durchströmen und somit in den Pumpenarbeitsraum des Pumpenelementes gelangen kann. Zum Anderen wird der Kraftstoff beim Durchströmen des als Sieb oder Filter 3 ausgebildeten Dämpfungselementes 2 von unerwünschten Partikeln befreit. Darüber hinaus bewirkt das als Sieb oder Filter 3 ausgebildete Dämpfungselement 2 auch eine Dämpfung hoher, zeitlich kurzer Druckpulse, indem die Strömungsgeschwindigkeit reduziert wird. Unerwünschte hohe Druckpulse treten häufig dann auf, wenn beim Schließen des Saugventils eine gewisse Menge Kraftstoff zurück in den Niederdruckbereich gefördert wird und sich dort als Druck- und/oder Mengenwelle ausbreitet. Durch das erfindungsgemäß im Saugventilraum 5 angeordnete Dämpfungselement 2 wird die Dynamik im Niederdruckbereich deutlich reduziert und damit ein robusterer Füllvorgang in der Saugphase erzielt. Zudem wird das Saugventil 1 vor Verunreinigungen durch im Kraftstoff enthaltene Partikel geschützt.
  • Zur Lagefixierung des Dämpfungselementes 2 im Saugventilraum 5 ist dieses einerseits an einer Stirnfläche des Verschlusselementes 7 und andererseits an einem konisch verlaufenden Teilabschnitt des Zylinderkopfes 12 abgestützt. Durch den konisch verlaufenden Teilabschnitt des Zylinderkopfes 12 erfährt das Dämpfungselement 2 zugleich eine Zentrierung.
  • Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Dämpfungselement 2 gemeinsam mit der Ventilplatte 14 in der Stufenbohrung 15 des Verschlusselementes 7 aufgenommen, so dass hier die Zentrierung des Dämpfungselementes 2 über das Verschlusselement 7 erfolgt. Zur axialen Lagefixierung sind das Dämpfungselement 2 und die Ventilplatte 14 an einem radialen Absatz der Stufenbohrung 15 des Verschlusselementes 7 abgestützt. Die andere Stirnfläche des Dämpfungselementes 2 stützt sich an einer Dichtscheibe 6 ab, die in den Zylinderkopf 12 eingesetzt ist, um den Saugventilraum 5 abzudichten. Darüber hinaus entspricht die Ausführung des Saugventils 1 der 2 der der 1. D. h., dass auch hier das Dämpfungselement 2 als hülsenförmiges Sieb bzw. Filter 3 ausgebildet ist und die Ventilplatte 14 umgibt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Aus 3 ist ersichtlich, dass das Dämpfungselement 2 des Ausführungsbeispiels der 2 Öffnungen 4 besitzt, die ringförmig, in gleichmäßig zueinander beabstandeten Reihen angeordnet sind. Um etwaige Fertigungstoleranzen gering zu halten, insbesondere um einen ausreichenden freien Strömungsquerschnitt durch eine präzise Ausführung der Öffnungen 4 zu gewährleisten, sind die Öffnungen 4 lasergebohrt. Der hydraulische Anschluss wird weiterhin dadurch sichergestellt, dass die Öffnungen 4 über die gesamte axiale Erstreckung des Dämpfungselementes 2 frei bleiben, das heißt weder durch die Ventilplatte 14, noch durch einen Teil des Gehäuses überdeckt werden. Das Dämpfungselement 2 weist daher zumindest im Bereich der Öffnungen 4 einen radialen Abstand zur Ventilplatte 14 bzw. dem Gehäuse auf. Hierzu kann das Dämpfungselement 2 sowohl innen- als auch außenumfangsseitig mit Nuten oder Rillen versehen sein. In dem vorliegenden Beispiel ist der hydraulische Anschluss dadurch gewährleistet, dass an der Ventilplatte 14 eine radial verlaufende Schulter 20 ausgebildet ist, die einen Radialspalt zwischen Dämpfungselement 2 und Ventilplatte 14 gewährleistet.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe geht aus der 4 hervor. Im Unterschied zu den beiden vorhergehenden Ausführungsbeispielen sind hier das Dämpfungselement 2 und das Verschlusselement 7 einstückig ausgebildet. Das Verschlusselement 7 weist hierzu einen Gewindeteil 8 auf, mittels dessen es formschlüssig mit dem Zylinderkopf 12 der Hochdruckpumpe verbunden werden kann. An dem Gewindeteil 8 schließt sich ein hohlzylinderförmiger Teil 9 zur Ausbildung des Dämpfungselementes 2 an, dessen Außendurchmesser kleiner als der des Gewindeteils 8 ist. Somit verbleibt zwischen dem Zylinderkopf 12 und dem hohlzylinderförmigen Teil 9 ein Ringraum, der mit einer Zulaufbohrung 13 in Verbindung steht. Der Innendurchmesser des hohlzylinderförmigen Teils 9 ist dagegen größer als der des Gewindeteils 8 gewählt, so dass eine Stufenbohrung 15 zur Aufnahme und Anlage der Ventilplatte 14 ausgebildet wird. Durch Ausbildung von Öffnungen 4 im hohlzylinderförmigen Teil 9 des Verschlusselementes 7 wird die Dämpfungs- und Filterfunktion des Dämpfungselementes 2 bewirkt. Die Öffnungen 4 sind wiederum lasergebohrt und umfangsseitig gleichmäßig verteilt angeordnet. Im Unterschied zu den vorhergehenden Beispielen sind die Öffnungen 4 jedoch nicht Reihen, sondern spiralförmig angeordnet, wobei das Steigungsmaß gleichbleibend ist. Somit ist auch bei einer spiralförmigen Anordnung der Öffnungen 4 ein gleichmäßiger axialer Abstand der Öffnungen 4 zueinander gewährleistet.
  • Dem Detailausschnitt der 5 ist weiterhin zu entnehmen, dass der hohlzylinderförmige Teil 9 des Verschlusselementes 7 an seinem freien Ende 11 einen konisch verlaufenden Teilbereich 10 aufweist. Der konisch verlaufende Teilbereich 10 ist vorliegend an die Kontur der Zylinderkopfbohrung angepasst, um eine dichtende Anlage des Dämpfungselementes 2 am Zylinderkopf 12 zu gewährleisten. Darüber hinaus kann der konische Verlauf des freien Endes 11 des hohlzylinderförmigen Teils 9 auch der Ausbildung einer Beißkante dienen, die sich beim Einschrauben des Verschlusselementes 7 in den Zylinderkopf 12 geringfügig plastisch verformt und eine dichte Anlage am Zylinderkopf 12 oder einer hierin eingesetzten Dichtscheibe 6 gewährleistet. Eine gewisse Verformbarkeit des hohlzylinderförmigen Teils 9 dient auch dem Ausgleich von Fertigungstoleranzen, wobei jedoch sicher gestellt sein sollte, dass die Öffnungen 4 keine Verformung erfahren. Dementsprechend weisen die Öffnungen 4 einen ausreichenden axialen Abstand zum freien Ende 11 des Dämpfungselementes 2 auf.
  • Anzahl und Größe der Öffnungen 4 sind in Abhängigkeit von dem jeweils erforderlichen hydraulischen Strömungsquerschnitt zu wählen. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen eines Dämpfungselementes beträgt der axiale Abstand der Öffnungen 4 zueinander jeweils 1 mm, unabhängig davon, ob die Öffnungen 4 in Reihen oder spiralförmig angeordnet sind. Eine Reihe oder Steigung weist umfangsseitig gleichmäßig verteilt jeweils 68 Öffnungen 4 auf.
  • Die Vorteile einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe lassen sich besonders deutlich anhand der Kennlinien-Diagramme der 6 bis 9 darstellen. Die 6 und 7 zeigen jeweils die Ergebnisse einer Kennlinienvermessung bei einem zu erreichenden Systemdruck von 2000 bar und bei unterschiedlicher Bestromung einer Zumesseinheit zur Kraftstoffmengenregelung. Die Diagramme der 8 und 9 zeigen jeweils die Ergebnisse einer Kennlinienvermessung bei einem zu erreichenden Systemdruck von 2400 bar. Auf der x-Achse ist jeweils die Drehzahl in Umdrehungen pro Minute und auf der y-Achse die Fördermenge in Liter pro Stunde aufgetragen. Die Kennlinien zeigen damit den Verlauf der Fördermenge über der Drehzahl bei variierenden Zulaufquerschnitten der Zumesseinheit in Abhängigkeit von deren Bestromung.
  • Während den 7 und 9 deutliche Einbrüche und sich schneidende Kennlinien zu entnehmen sind, weist die Kennlinien der Diagramme der 6 und 8 einen robusten Verlauf mit deutlich niedrigeren Mengeneinbrüchen auf. Die Messergebnisse der 6 und 8 wurden mit Hochdruckpumpen erzielt, deren Saugventile jeweils mit einem erfindungsgemäßen Dämpfungselement ausgestatten waren. Die sich in den Diagrammen der 7 und 9 niederschlagenden Messergebnisse wurden unter ansonsten gleichen Vorraussetzungen mit Hochdruckpumpen erzielt, deren Saugventile nicht mit einem erfindungsgemäßen Dämpfungselement ausgestattet waren.
  • Ein robuster Kennlinienverlauf mit niedrigen Mengeneinbrüchen hat ein verbesssertes Regelverhalten in Bezug auf die Systemdruckregelung zur Folge. Darüber hinaus kann bei geringen Mengeneinbrüchen ein kleinerer Hub bei der Pumpenauslegung gewählt werden, da Einbrüche nicht mehr als Mengenverlust im Pumpenkennfeld vorgehalten werden müssen. Ein kleinerer Hub erfordert kleinere Antriebsmomente der Pumpe, so dass der Antrieb der Pumpe einer geringeren Motorleistung bedarf. Insoweit erweist sich der Einsatz eines Saugventils mit einem erfindungsgemäßen Dämpfungselement als vorteilhaft für alle Hochdruckpumpen mit einem oder mehreren Hochdruck-Kolben.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10149412 C1 [0003]

Claims (13)

  1. Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Pumpenelement, das einen über einen Nocken- oder Exzentertrieb zu einer Hubbewegung antreibbaren Pumpenkolben umfasst, wobei im Saughub des Pumpenkolbens Kraftstoff über ein Saugventil (1) aus einem Niederdruckbereich angesaugt und im Förderhub des Pumpenkolbens verdichtet und unter hohem Druck über ein Auslassventil einer Speicherleitung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugventil (1) ein Dämpfungselement (2) zum Ausgleich von Druckpulsationen im Niederdruckbereich umfasst.
  2. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (2) ein Sieb oder ein Filter (3) ist, das bzw. der vorzugsweise hülsenförmig ausgebildet und im Strömungsweg des Saugventils (1) angeordnet ist.
  3. Hochdruckpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb oder der Filter (3) Öffnungen (4) besitzt, deren Durchmesser (D) vorzugsweise zwischen 80 und 120 μm, weiterhin vorzugsweise 100 μm beträgt.
  4. Hochdruckpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb oder der Filter (3) eine Wandstärke (d) < 1 mm besitzt.
  5. Hochdruckpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (4) ringförmig in axial zueinander beabstandeten Reihen oder spiralförmig angeordnet sind, wobei der axiale Abstand der Öffnungen zweier benachbarter Reihen oder Steigungen vorzugsweise zwischen 0,5 und 1,5 mm, weiterhin vorzugsweise 1 mm beträgt.
  6. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das die Öffnungen (4) umfangseitig gleichmäßig verteilt angeordnet sind, wobei die Anzahl der Öffnungen (4), die in einer Reihe oder einer Steigung über einen Winkelbereich von 360° angeordnet sind, zwischen 50 und 90, weiterhin vorzugsweise zwischen 65 und 75 beträgt.
  7. Hochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (2) einseitig an einer im Saugventilraum (5) eingesetzten Dichtscheibe (6) abgestützt ist.
  8. Hochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (2) einstückig mit einem Bauteil des Saugventils (1) ausgebildet ist, wobei das Bauteil vorzugsweise ein Verschlusselement (7) zur Lagefixierung des Saugventils (1) ist.
  9. Hochdruckpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (7) einen Gewindeteil (8) besitzt, an dem ein hohlzylinderförmiger Teil (9) zur Ausbildung des Dämpfungselementes (2) angesetzt ist, wobei vorzugsweise der hohlzylinderförmige Teil (9) einen kleineren Außendurchmesser als der Gewindeteil (8) besitzt und/oder außenumfangseitig und/oder innenumfangseitig mit Nuten oder Rillen versehen ist.
  10. Hochdruckpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugventil (1) eine radial verlaufende Anlageschulter (20) aufweist, an welcher der hohlzylinderförmige Teil (9) des Verschlusselementes (7) anliegt.
  11. Hochdruckpumpe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der hohlzylinderförmige Teil (9) des Verschlusselementes (7) einen konisch verlaufenden Teilbereich (10) aufweist, der vorzugsweise am freien Ende (11) des hohlzylinderförmigen Teils (9) angeordnet ist.
  12. Hochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Saugventil, das einem Pumpenelement zugeordnet ist, ein Dämpfungselement besitzt.
  13. Hochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Saugventil eine Zumesseinheit vorgeschaltet ist.
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