DE102014201735A1

DE102014201735A1 - Hochdruckpumpe

Info

Publication number: DE102014201735A1
Application number: DE102014201735.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Langenbach; Anton Schindler; Joerg Morlok; Arnold Gente
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2015-08-06

Abstract

Eine Hochdruckpumpe (2), die insbesondere für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dient, umfasst einen Triebwerksraum (5) und eine Rücklaufdrossel (33). Hierbei ist die Rücklaufdrossel (33) einerseits mit dem Triebwerksraum (5) verbunden. Andererseits führt die Rücklaufdrossel (33) zu einem Rücklaufstutzen 71. Die Rücklaufdrossel (33) weist einen Innenzylinder (34) auf, der zumindest bei entferntem Rücklaufstutzen (71) zugänglich ist. Hierbei ist der Innenzylinder (34) zum Abgleichen eines Rücklaufmengenstroms einstellbar.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, die insbesondere für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dient. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Brennstoffeinspritzanlagen mit einer Hochdruckpumpe, die insbesondere als Radial- oder Reihenkolbenpumpe ausgestaltet ist, wobei Brennstoff aus einem Tank in einen Zusatzraum der Hochdruckpumpe gefördert wird und wobei eine Füllmenge aus dem Zusatzraum zurück in den Tank fließt.
Aus der DE 10 2008 061 473 A1 sind eine Drossel für ein Einspritzventil sowie eine Hochdruckpumpe bekannt. Die Hochdruckpumpe weist eine Bohrung auf, in der eine Pumpenwelle gelagert ist. Die Pumpenwelle wird von zwei Wellenlagern geführt, die mit einem gewissen Lagerspiel ausgebildet sind, so dass eine bestimmte Kraftstoffmenge als Kühlölmenge durch die beiden Wellenlager fließen kann. Bei der bekannten Hochdruckpumpe kann sich das Lagerspiel im Laufe der Lebensdauer vergrößern, so dass damit auch der Kühlöldurchfluss entsprechend zunimmt, wenn keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Hierfür ist jedem Wellenlager eine Drossel nachgeschaltet, die innerhalb der Hochdruckpumpe angeordnet ist. Die Drosseln bewirken, dass beim Ausgang des Wellenlagers der Druck für das Kühlöl erhöht wird und somit weniger Kühlöl abfließen kann. Die jeweilige Drossel ist dabei derart ausgebildet, dass der Kühlöldurchfluss durch das jeweilige Lager im wesentlichen unabhängig von den Fertigungstoleranzen für das Lagerspiel oder Änderungen des Lagerspiels als Folge von Alterungs- und Verschleißeinflüssen ist.
Die aus DE 10 2008 061 473 A1 bekannte Hochdruckpumpe mit der beziehungsweise den Drosseln hat den Nachteil, dass sich insbesondere aufgrund von Fertigungstoleranzen große Streuungen bezüglich der Rücklaufmengen beziehungsweise des Kühlöldurchflusses ergeben. Derartige Mengenstreuungen wirken sich besonders bei großen Maximalmengen aus, wodurch für das Einspritzsystem eine entsprechend große Vorförderpumpe, insbesondere Elektrokraftstoffpumpe, erforderlich ist. Hierdurch ergibt sich ein vergrößerter Herstellungsaufwand. Ferner ergibt sich bei einer großen Anzahl der Pumpenexemplare ein unnötig hoher Energieverbrauch.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung und eine verbesserte Funktionsweise erreicht werden können. Insbesondere können eine erforderliche Kühlung der Hochdruckpumpe in verbesserter Weise erreicht und ein Energieverbrauch einer Brennstoffeinspritzanlage mit der Hochdruckpumpe reduziert werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Hochdruckpumpe möglich.
Die Hochdruckpumpe kann Bestandteil einer Brennstoffeinspritzanlage sein. Solch eine Brennstoffeinspritzanlage dient vorzugsweise für luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschinen. Die Hochdruckpumpe kann allerdings auch unabhängig von einer Brennstoffeinspritzanlage hergestellt und vertrieben werden. Die Rücklaufdrossel ermöglicht in vorteilhafter Weise einen Abgleich des Rücklaufmengenstroms in Bezug auf Bauteilstreuungen der Hochdruckpumpe und/oder sonstiger Komponenten der Brennstoffeinspritzanlage. Hierbei ist auch eine Anpassung aus anderen Gründen möglich. Die Hochdruckpumpe kann hierbei zunächst einstellbar hergestellt und vertrieben werden. Dann kann eine konkrete Einstellung zum Abgleichen des Rücklaufmengenstroms zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen. Allerdings kann die Hochdruckpumpe auch bereits eingestellt hergestellt und vertrieben werden. Speziell kann eine einstellbare Hochdruckpumpe als Vorprodukt für eine Brennstoffeinspritzanlage dienen und bei der Integration in die Brennstoffeinspritzanlage eingestellt werden.
Für die Hochdruckpumpe kann ein Sollwert für den Rücklaufmengenstrom vorgegeben sein. Dies kann sich beispielsweise dadurch begründen, dass zum zuverlässigen Betrieb ein gewisses Niveau an Kühlmenge benötigt wird. Solch ein Bedarf ist in der Regel belastungs- und Brennstofftemperatur abhängig. Ein Teil der Kühlmenge ergibt sich aus einem Lagerdurchfluss, der unter anderem Spiel abhängig beziehungsweise Toleranz abhängig ist. Der Lagerdurchfluss kann bei hohen Brennstofftemperaturen zum Beispiel zwischen 5 l/h und 60 l/h liegen. Den Rest der erforderlichen Kühlmenge kann ein Druckregelventil (Überstromventil) einstellen, indem es den Überschuss einer zugeführten Brennstoffmenge, wie er beispielsweise von einer Vorförderpumpe gefördert wird, in einen Rücklauf absteuert. Die Kühlmenge, das heißt die Summe aus der Lagermenge und einer Absteuermenge, kann unabhängig von einem Lagerspiel konstant eingestellt werden. Vorzugsweise werden solche Elektrokraftstoffpumpen mit Mengensteuerung oder in Vollförderung betrieben.
Solch ein Druckregelventil beziehungsweise Überströmventil kann durch die Rücklaufdrossel, die erfindungsgemäß ausgestaltet und gegebenenfalls vorteilhaft weitergebildet ist, eingespart oder vereinfacht ausgestaltet werden.
Bei der Ausgestaltung der Hochdruckpumpe kann ein bestimmter Rücklaufmengenstrom als Sollwert vorgegeben sein. Der Rücklaufmengenstrom hat die Dimension eines Bruchteilswerts, der sich als Volumeneinheit pro Zeiteinheit ergibt. Beispielsweise kann der Rücklaufmengenstrom in Liter pro Stunde (l/h) gemessen werden. Begriffe wie Füllmenge, Rücklaufmenge und Schmiermenge können sich im jeweiligen Zusammenhang ebenfalls auf Stromgrößen beziehen.
Ein Sollwert für den Rücklaufmengenstrom kann beispielsweise 80 l/h sein. Wenn sich durch die Lager der Hochdruckpumpe dann beispielsweise nur ein Durchfluss von 5 l/h ergibt, dann muss über die Rücklaufdrossel ein zusätzlicher Mengenstrom von 75 l/h in den Rücklauf fließen können. Dies kann ein möglicher Minimalfall bezüglich der Lager sein, bei dem die Lager als Minimallager betrachtet werden. Demgegenüber können Maximallager einen Durchfluss von zum Beispiel 60 l/h ermöglichen. Die Rücklaufdrossel muss dann mit einer entsprechend stärkeren Drosselwirkung eingestellt werden.
Speziell ergäbe sich im Fall einer konstanten Drossel mit 75 l/h das Problem, dass die gesamte Rücklaufmenge bei Maximallagern dann zum Beispiel 135 l/h wäre. Durch die Drossel ist hierbei eine Druckregelung möglich. Bei einer konstanten Drossel ergeben sich aber sehr große Mengenstreuungen über die einzelnen Pumpenexemplare.
Ziel beziehungsweise bevorzugter Einsatzzweck der Drossel ist also eine Druckregelung. Hierbei wird die Drossel vorzugsweise im Bereich der Sättigung betrieben, um dadurch die Druckregelung zu ermöglichen.
Die einstellbare Rücklaufdrossel ermöglicht einen Abgleich des Rücklaufmengenstroms. Dadurch kann eine Anpassung an Lager, deren Durchflüsse sich beispielsweise zwischen dem des genannten Minimallagers und dem des Maximallagers befinden, sowie an andere Einflussgrößen erfolgen. Durch die einstellbare Rücklaufdrossel kann der Rücklaufmengenstrom auf einen bestimmten Sollwert oder Sollbereich eingestellt werden.
Dies kann insbesondere im Fertigungswerk erfolgen. Dadurch können Exemplarstreuungen, die sich zum Beispiel bezüglich der Lagerrücklaufmengen auswirken, weitgehend ausgeglichen werden.
Die Einstellung der Rücklaufdrossel erfolgt über den Innenzylinder der Rücklaufdrossel. Hierdurch kann die Rücklaufdrossel vorzugsweise durch einfache Werkzeuge und vorzugsweise durch den Rücklaufstutzen hindurch, der ein Niederdruck-Anschlussstutzen ist, eingestellt werden.
Hierbei ist durch Vermessung einer Rücklaufmenge eine exemplarspezifische Erfassung der Ist-Lagerspiele über alle Toleranzen möglich. Daraus kann eine Fördermengendifferenz ermittelt werden, die mittels der einstellbaren Rücklaufdrossel einzustellen ist, um im Ergebnis den Zielwert des Rücklaufmengenstroms beziehungsweise der Rücklaufmenge zu erreichen.
Hierbei kann durch eine zum Einstellweg beziehungsweise Einstellwinkel bekannte Flächenänderung der Rücklaufdrossel eine einfache rechnerische Bestimmung eines Vorgabewerts, insbesondere eines Wegdeltas oder Winkeldeltas, für die einstellbare Drossel erfolgen. Mit solch einem Vorgabewert kann dann die Soll-Gesamtrücklaufmenge, dass heißt der Soll-Rücklaufmengenstrom, mit einer hinreichenden Genauigkeit eingestellt werden.
Durch die Einstellung der Rücklaufdrossel auf einen Sollwert kann somit im Ergebnis eine kleine Rücklaufmengenstreuung über alle möglichen Pumpenexemplare der Hochdruckpumpe erreicht werden. Hierdurch ergibt sich unter anderem der Vorteil, dass aufgrund der so erreichbaren kleineren Rücklaufmengenstreuung eine kleinere Vorförderpumpe, insbesondere Elektrokraftstoffpumpe, für die Brennstoffeinspritzanlage zum Einsatz kommen kann. Dies ermöglicht geringere Herstellungskosten und aufgrund des ermöglichten verbesserten Wirkungsgrades auch eine Energieeinsparung.
Vorteilhaft ist es, dass ein Gehäuse vorgesehen ist, in dem der Triebwerksraum ausgestaltet ist, dass die Rücklaufdrossel in einer Bohrung des Gehäuses angeordnet ist und dass der Rücklaufstutzen zumindest abschnittsweise in die Bohrung des Gehäuses eingefügt ist. Der Rücklaufstutzen kann hierbei zum Einstellen des Innenzylinders der Rücklaufdrossel als entfernbarer Rücklaufstutzen ausgestaltet sein. Allerdings kann der Rücklaufstutzen je nach Ausgestaltung der Hochdruckpumpe auch als fest an dem Gehäuse angeordneter oder ausgestalteter Rücklaufstutzen ausgebildet sein.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Rücklaufdrossel eine Außenhülse aufweist, in der der Innenzylinder zumindest teilweise angeordnet ist. Der Innenzylinder ist hierbei vorzugsweise relativ zu der Außenhülse drehbar. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung ist es auch möglich, dass zusätzlich oder alternativ der Innenzylinder entlang einer Achse relativ zu der Außenhülse verschiebbar ist. Somit kann beispielsweise das Wegdelta beziehungsweise das Winkeldelta, das als Vorgabewert für die Einstellung dient, eingestellt werden. Hierbei kann direkt aus einem Messlauf zum Messen der Rücklaufmenge der Vorgabewert bestimmt werden, um die Einstellung gewissermaßen in einem Schritt auszuführen. Gegebenenfalls kann durch eine weitere Messung eine Kontrolle des sich ergebenden Rücklaufmengenstroms erfolgen. Je nach Anwendungsfall kann hierbei auch eine Einstellung in mehreren Schritten erfolgen, wenn dies aus Gründen der erforderlichen Genauigkeit zweckdienlich ist.
Vorteilhaft ist es auch, dass die Außenhülse der Rücklaufdrossel separat von dem Rücklaufstutzen der Hochdruckpumpe ausgebildet ist. Hierdurch kann der Rücklaufstutzen gegebenenfalls aus dem Gehäuse entfernt werden, um den Innenzylinder mit der Außenhülse zu verbinden. Der Innenzylinder und die Außenhülse können dann im verbundenen Zustand auch zusammen um eine Achse relativ zu dem Rücklaufstutzen drehbar sein. Hierbei kann an der Bohrung des Gehäuses, in der die Außenhülse und der Innenzylinder angeordnet sind, im Bereich zumindest eines Durchgangs der Rücklaufdrossel eine umlaufende Ringnut vorgesehen sein, die in den Triebwerksraum führt, wobei der Strömungspfad für den Rücklaufmengenstrom durch diesen Durchgang der Rücklaufdrossel geht.
Bei einer abgewandelten Ausgestaltung ist es vorteilhaft, dass der Innenzylinder und die Außenhülse zusammen mit dem Rücklaufstutzen bezüglich einer Achse drehfest fixiert sind. Bei dieser Ausgestaltung kann die Außenhülse gegebenenfalls auch mit dem Rücklaufstutzen verbunden oder einstückig mit dem Rücklaufstutzen ausgebildet sein.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Rücklaufstutzen den Innenzylinder und/oder die Außenhülse so gegen eine strukturierte Fläche beaufschlagt, dass der Innenzylinder und die Außenhülse über einen Formschluss einer Stirnfläche (Stirnseite) des Innenzylinders, die der strukturierten Fläche zugewandt ist, und/oder einen Formschluss zwischen einer Stirnfläche (Stirnseite) der Außenhülse, die der strukturierten Fläche zugewandt ist, drehfest fixiert sind.
Bei einer geeigneten Ausgestaltung der Hochdruckpumpe ist es vorteilhaft, dass der Innenzylinder und die Außenhülse zumindest bei entferntem Rücklaufstutzen miteinander verbindbar sind, wobei der Innenzylinder dann im eingestellten Zustand mit der Außenhülse verstemmt ist. Das Verstemmen des Innenzylinders mit der Außenhülse hat den Vorteil einer umformenden Verbindung, die ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand an der Hochdruckpumpe realisiert werden kann, in Verbindung mit einer hohen Haltbarkeit über die Lebensdauer.
Vorteilhaft ist es allerdings auch, dass zwischen dem Innenzylinder und der Außenhülse ein Feder beaufschlagter Rastmechanismus vorgesehen ist, der zumindest ein Federelement aufweist. Hierbei kann zum Beispiel über einen Imbussschlüssel oder ein sonstiges Schraubwerkzeug eine Verstellung des Innenzylinders erfolgen. Über die vorgegebenen Raststellen des Rastmechanismusses ist dann die über die Rücklaufdrossel ermöglichte, zusätzliche Rücklaufmenge definiert einstellbar. Hierbei kann gegebenenfalls auch eine automatisierte Einstellung erfolgen.
Vorteilhaft ist es auch, dass zwischen dem Innenzylinder und der Außenhülse zumindest ein Stellelement vorgesehen ist, das bei einem Kontakt mit Brennstoff zum Verbinden des Innenzylinders mit der Außenhülse aufquillt und/oder dass zwischen dem Innenzylinder und der Außenhülse zumindest ein vorgespanntes, elastisches Element angeordnet ist. Hierdurch sind vorteilhafte Möglichkeiten gegeben, um den Innenzylinder in der eingestellten Stellung relativ zu der Außenhülse zu halten.
Vorteilhaft ist es auch, dass die Außenhülse mehrere Öffnungen aufweist und dass der Rücklaufmengenstrom durch die Drossel über eine Teilauswahl aus den Öffnungen der Außenhülse ermöglicht ist, die durch ein Einstellen des Innenzylinders erfolgt. Speziell kann genau eine der Öffnungen der Außenhülse ausgewählt werden. Die Zuordnung kann beispielsweise über eine einzelne Öffnung des Innenzylinders erfolgen. Bei der Einstellung des Innenzylinders wird dann die Öffnung des Innenzylinders der ausgewählten Öffnung der Außenhülse zugeordnet, so dass der Strömungspfad durch die einander zugeordneten Öffnungen führt.
In entsprechender Weise ist es vorteilhaft, dass die Außenhülse zumindest eine schlitzförmige Öffnung aufweist und dass der Rücklaufmengenstrom durch die Drossel über einen Teilquerschnitt der schlitzförmigen Öffnung der Außenhülse ermöglicht ist, der in Abhängigkeit von einer relativen Drehstellung zwischen dem Innenzylinder und der Außenhülse variiert, und dass ein bestimmter Teilquerschnitt durch ein Einstellen des Innenzylinders bestimmt ist. Hierbei kann beispielsweise eine Öffnung an dem Innenzylinder vorgesehen sein, die die Funktion eines Fensters bezüglich der schlitzförmigen Öffnung der Außenhülse hat. Dieses Fenster des Innenzylinders kann entlang der schlitzförmigen Öffnung in Stufen oder stufenlos verstellt werden, um den gewünschten Teilquerschnitt zu selektieren.
Bei einer abgewandelten Ausgestaltung ist es auch möglich, dass die Außenhülse zumindest eine schlitzförmige Öffnung aufweist und dass der Rücklaufmengenstrom durch die Drossel über einen Teilquerschnitt der schlitzförmigen Öffnung der Außenhülse ermöglicht ist, der in Abhängigkeit von einer relativen axialen Stellung zwischen dem Innenzylinder und der Außenhülse variiert, und dass ein bestimmter Teilquerschnitt durch ein Einstellen des Innenzylinders bestimmt ist. Speziell kann hierbei der Innenzylinder entlang der Achse verstellt werden, um den Teilquerschnitt zu selektieren.
Vorteilhaft ist es hierbei insbesondere auch, dass die Außenhülse eine axiale Bohrung aufweist, in der der Innenzylinder drehbar und/oder axial verschiebbar gelagert ist.
Ferner ist es in vorteilhafter Weise möglich, dass der Innenzylinder mehrere Öffnungen aufweist und dass der Durchlaufmengenstrom durch die als Rücklaufdrossel dienende Drossel über eine Teilauswahl aus den Öffnungen des Innenzylinders ermöglicht ist, die durch ein Einstellen des Innenzylinders erfolgt, und/oder dass der Innenzylinder zumindest eine schlitzförmige Öffnung aufweist und dass der Rücklaufmengenstrom durch die Drossel über einen Teilquerschnitt der schlitzförmigen Öffnung des Innenzylinders ermöglicht ist, deren Abhängigkeit von einer relativen Drehstellung des Innenzylinders und/oder einer relativen axialen Stellung des Innenzylinders zu zumindest einer zugeordneten Öffnung, insbesondere genau einer zugeordneten Öffnung, variiert, und dass ein bestimmter Teilquerschnitt durch ein Einstellen des Innenzylinders bestimmt ist. Zumindest eine zugeordnete Öffnung kann hierbei insbesondere an der Außenhülse vorgesehen sein, wenn die Rücklaufdrossel, solch eine Außenhülse aufweist.
Somit kann die Rücklaufdrossel insbesondere den Innenzylinder und die Außenhülse aufweisen, die konzentrisch zueinander angeordnet sind und die zueinander verdreht und/oder verschoben werden können.
Der Innenzylinder kann hierbei eine Bohrung, insbesondere eine axiale Bohrung, aufweisen. Solch eine Bohrung des Innenzylinders kann als Durchgangsbohrung oder Sacklochbohrung ausgestaltet sein. Zum Verdrehen und/oder Verschieben des Innenzylinders relativ zu der Außenhülse kann der Innenzylinder in vorteilhafter Weise eine Geometrie enthalten, in die ein Werkzeug eingreifen kann. Beispielsweise kann an dem Innenzylinder eine als Sechskant ausgestaltete Geometrie oder eine Torx-Geometrie ausgestaltet sein. Allerdings können auch spezielle Geometrien vorteilhaft sein, bei denen verhindert ist, dass außerhalb des Pumpenfertigungswerks eine Verstellung erfolgt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Brennstoffeinspritzanlage mit einer Hochdruckpumpe in einer schematischen Darstellung entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung;
2 eine Rücklaufdrossel der in 1 dargestellten Hochdruckpumpe in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 einen Innenzylinder der in 2 dargestellten Rücklaufdrossel des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung in einer schematischen, räumlichen Darstellung;
4 einen Innenzylinder der in 2 dargestellten Rücklaufdrossel entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen, räumlichen Darstellung;
5 einen Innenzylinder der in 2 dargestellten Rücklaufdrossel entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen, räumlichen Darstellung;
6 eine Hochdruckpumpe in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7 eine Hochdruckpumpe in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung und
8 eine Rücklaufdrossel in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entlang der in 2 mit VIII bezeichneten Schnittlinie entsprechend einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine Brennstoffeinspritzanlage 1 mit einer Hochdruckpumpe 2 in einer schematischen Darstellung entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung. Die Brennstoffeinspritzanlage 1 dient insbesondere für luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschinen. Die Brennstoffeinspritzanlage 1 weist eine Vorförderpumpe 3 auf, die als steuerbare Vorförderpumpe 3 ausgestaltet ist. Die Vorförderpumpe 3 kann insbesondere als Elektrokraftstoffpumpe 3 ausgebildet sein. Die Vorförderpumpe 3 fördert Brennstoff aus einem Tank 4 zu der Hochdruckpumpe 2. Hierbei wird der Brennstoff in einen Triebwerksraum 5 innerhalb eines Gehäuses 6 der Hochdruckpumpe 2 gefördert. Die Hochdruckpumpe 2 ist mit einem Common-Rail 7 verbunden, das zum Speichern von unter hohem Druck stehenden Brennstoff dient. Ferner verteilt das Common-Rail 7 den gespeicherten Brennstoff auf eine geeignete Anzahl von Brennstoffeinspritzventilen 8, 9, 10, 11.
Die Hochdruckpumpe 2 weist eine Pumpenbaugruppe 15 auf, die einem Nocken 16 zugeordnet ist. Der Nocken 16 ist an einer in dem Gehäuse 6 gelagerten Antriebswelle 17 angeordnet. Über den Nocken 16 wirkt die Antriebswelle 17 auf einen Pumpenkolben 18 der Pumpenbaugruppe 15 ein, wie es durch den Doppelpfeil 19 veranschaulicht ist. Die Pumpenbaugruppe 15 weist außerdem einen mit dem Gehäuse 6 verbundenen Zylinderkopf 20 auf, in dem eine Zylinderbohrung ausgestaltet ist. Der Pumpenkolben 18 ist in der Zylinderbohrung des Zylinderkopfes 20 geführt und begrenzt in der Zylinderbohrung einen Pumpenarbeitsraum 21.
Über eine Zumesseinheit 22 und ein Einlassventil 23 kann Brennstoff aus dem Triebwerksraum 5 in den Pumpenarbeitsraum 21 geführt werden, wenn der Pumpenkolben 18 einen Saughub ausführt. Bei einem anschließenden Förderhub des Pumpenkolbens 18 wird der Brennstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 21 mit hohem Druck über ein Auslassventil 24 zu dem Common-Rail 7 gefördert.
Je nach Ausgestaltung der Hochdruckpumpe 2 können auch weitere Pumpenbaugruppen vorgesehen sein, die entsprechend der Pumpenbaugruppe 15 ausgestaltet sind. Solche weiteren Pumpenbaugruppen können ebenfalls dem Nocken 16 und/oder zumindest einem weiteren Nocken, der an der Antriebswelle 17 angeordnet ist, zugeordnet sein. Hierdurch kann die Hochdruckpumpe 2 je nach Ausgestaltung insbesondere als Radial- oder Reihenkolbenpumpe 2 ausgebildet sein.
Durch Drosseln 30, 31 ist die Drosselwirkung an Lagern für die Antriebswelle 17 der Hochdruckpumpe 2 in dem Gehäuse 6 veranschaulicht. Über solche Drosseln 30, 31 fließt Brennstoff aus dem Triebwerksraum 5 über eine Rücklaufleitung 32, die einen Rücklauf 32 darstellt, zurück in den Tank 4. Hierdurch wird eine Rücklaufmenge beziehungsweise ein Rücklaufmengenstrom ermöglicht, der zum Kühlen der einzelnen Komponenten der Hochdruckpumpe 2 dient. Allerdings kann es bezüglich der Drossel 30, 31 zu Abweichungen des diesbezüglichen Rücklaufmengenstroms kommen. Dies ist insbesondere durch Fertigungstoleranzen der Hochdruckpumpe 2 möglich. Umgekehrt betrachtet kann eine Herstellung mit einem größeren vorgegebenen Toleranzbereich kostengünstiger erfolgen.
Die Hochdruckpumpe 2 weist eine einstellbare Rücklaufdrossel 33 auf. Je nach Ausgestaltung der Rücklaufdrossel 33 kann diese im eingestellten Zustand auch arretiert werden. Die Einstellbarkeit der Rücklaufdrossel 33 ist dann gegebenenfalls nur im Pumpenwerk oder an einer entsprechend ausgerüsteten Stelle möglich. Die einstellbare Rücklaufdrossel 33 ist dann gegebenenfalls fest eingestellt. Allerdings sind auch Ausgestaltungen möglich, die eine Verstellung durch eine entsprechend ausgerüstete beziehungsweise autorisierte Stelle oder allgemein durch eine entsprechend fachkundige Person ermöglichen. Hierdurch kann in Bezug auf den jeweiligen Anwendungsbereich eine geeignete Ausgestaltung für die einstellbare Rücklaufdrossel 33 beziehungsweise die eingestellte Rücklaufdrossel 33 gewählt werden.
Zum Einstellen der Rücklaufdrossel 33 kann die Hochdruckpumpe 2 beispielsweise in einem bestimmten Messlauf betrieben werden, bei dem die Rücklaufmenge über die Rücklaufleitung 32 gemessen wird. Aus der gemessenen Rücklaufmenge kann dann direkt ein Einstellwert für die Rücklaufdrossel 33 ermittelt werden. Nachdem die Rücklaufdrossel 33 mit dem ermittelten Einstellwert eingestellt ist, kann der Mess- und Einstellvorgang abgeschlossen sein. Das Messen und Einstellen kann hierbei gegebenenfalls auch voll- oder teilautomatisch erfolgen. Allerdings sind auch andere Mess- und Einstellabläufe möglich. Insbesondere kann nach dem Einstellen ein Kontrolllauf durchgeführt werden. Ferner kann auch ein mehrstufiger Mess- und Einstellvorgang durchgeführt werden, bei dem die Hochdruckpumpe 2 in einer vorgegebenen Betriebsart beispielsweise auf einen bestimmten Rücklaufmengenbereich beziehungsweise innerhalb einer gewissen Rücklaufmengentoleranz eingestellt wird.
2 zeigt eine Rücklaufdrossel 33 der in 1 dargestellten Hochdruckpumpe 1 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Rücklaufdrossel 33 weist einen Innenzylinder 34 und eine Außenhülse 35 auf. Die Außenhülse 35 weist eine axiale Durchgangsbohrung 36 auf, in der der Innenzylinder 34 entlang einer Achse 37 axial geführt ist. Hierbei ist der Innenzylinder 34 mit einer als Führungsfläche 38 ausgestalteten Außenseite 38 des Innenzylinders 34 in der Durchgangsbohrung 36 der Außenhülse 35 geführt. Die Führungsfläche 38 ist hierbei als zylindermantelförmige Führungsfläche 38 ausgestaltet.
Somit sind sowohl eine relative axiale Verschiebung als auch eine relative Drehung um die Achse 37 zwischen dem Innenzylinder 34 und der Außenhülse 35 ermöglicht. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Freiheitsgrad bezüglich einer axialen Verschiebung allerdings eingeschränkt, so dass nur der Freiheitsgrad einer relativen Drehung zwischen dem Innenzylinder 34 und der Außenhülse 35 besteht, um die Rücklaufdrossel 33 einzustellen. Hierfür können beispielsweise eine Stirnseite 39 der Außenhülse 35 und eine Stirnseite 40 gegen eine geeignete Anlagefläche 41 (6) beaufschlagt werden. Nachdem die Einstellung des Innenzylinders 34 bezüglich seiner Drehstellung relativ zu der Außenhülse 35 erfolgt ist, kann auch der bezüglich der Drehung bestehende Freiheitsgrad eingeschränkt werden. Dies ist beispielsweise durch Verstemmen des Innenzylinders 34 und der Außenhülse 35 in einem Bereich 42 an einer Stirnseite 43 der Außenhülse 35 und einer Stirnseite 44 des Innenzylinders 34 möglich. Somit können der Innenzylinder 34 und die Außenhülse 35 durch Umformen miteinander verbunden werden. Allerdings sind auch andere stoff- und/oder formschlüssige Verbindungsverfahren denkbar.
Die Wirkungsweise der Rücklaufdrossel 33 und das Einstellen der Rücklaufdrossel 33 sind im Folgenden auch anhand der 3 weiter beschrieben.
3 zeigt den Innenzylinder 34 der in 2 dargestellten Rücklaufdrossel 33 des ersten Ausführungsbeispiels in einer schematischen, räumlichen Darstellung. Der Innenzylinder 34 weist mehrere Öffnungen 45A, 45B, 45C, 45D auf, die in diesem Ausführungsbeispiel als Durchgangsbohrungen 45A bis 45D ausgestaltet sind. Ferner weist die Außenhülse 35 eine Öffnung 46 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel als Durchgangsbohrung 46 ausgestaltet ist. Die Öffnungen 45A bis 45D des Innenzylinders 34 sind der Öffnung 46 der Außenhülse 35 zugeordnet. In Abhängigkeit von der Drehstellung des Innenzylinders 34 relativ zu der Außenhülse 35 wird durch diese Zuordnung eine der Öffnungen 45A bis 45D für einen Strömungspfad 47 des Rücklaufmengenstroms durch die Rücklaufdrossel 33 selektiert. In Abhängigkeit von der Ausgestaltung der jeweils selektierten Öffnung 45A bis 45D, insbesondere dem Querschnitt beziehungsweise Durchmesser der selektierten Öffnungen 45A bis 45D, kann der zusätzliche Rücklaufmengenstrom durch die Rücklaufdrossel 33 eingestellt werden. Gegebenenfalls kann die Rücklaufdrossel 33 auch eine geschlossene Stellung als eine der Einstellmöglichkeiten ermöglichen. Hierfür kann durch eine entsprechende Drehstellung des Innenzylinders 34 die Öffnung 46 der Außenhülse 35 durch die Außenseite 38 des Innenzylinders 34 verschlossen werden. Die Öffnung 46 ist zumindest gleich groß und vorzugsweise größer als die größte Öffnung 45A der Öffnungen 45A bis 45D des Innenzylinders 34.
Bei einer abgewandelten Ausgestaltung können in entsprechender Weise auch an der Außenhülse 35 mehrere Öffnungen mit unterschiedlichen Querschnitten beziehungsweise Durchmessern vorgesehen sein, denen eine einzige Öffnung an dem Innenzylinder 34 mit ausreichendem großen Querschnitt beziehungsweise Durchmesser zugeordnet ist. Ferner sind weitere Abwandlungen denkbar. Beispielsweise kann es aus strömungstechnischen Gründen sinnvoll sein, dass die anhand der 2 und 3 gezeigte Konstellation von mehreren Öffnungen 45A bis 45D, denen eine Öffnung 46 zugeordnet ist, mehrfach realisiert ist. Bei dem anhand der 2 und 3 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel geht der Strömungspfad 47 an genau einer Stelle 48 in eine Durchgangsbohrung 49 des Innenzylinders 34. Bei einer mehrfachen Ausführung können dann umfänglich oder axial oder auf sonstige Weise verteilt mehrere solcher Stellen 48 vorgesehen sein, an denen der Brennstoff in die Durchgangsbohrung 49 des Innenzylinders 34 strömt.
Ferner ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel durch die Öffnung 46 der Außenhülse 35 eine Teilauswahl aus den Öffnungen 45A bis 45D des Innenzylinders 34 möglich, die genau eine der Öffnungen 45A bis 45D auswählt. Solch eine Teilauswahl aus den Öffnungen 45A bis 45D kann jedoch auch eine andere Anzahl und gegebenenfalls auch eine wechselnde Anzahl von Öffnungen 45A bis 45D betreffen.
Somit ist der Innenzylinder 34 zum Abgleichen des Rücklaufmengenstroms in diesem Ausführungsbeispiel durch Drehen relativ zu der Außenhülse 35 einstellbar, wie es durch den Doppelpfeil 50 veranschaulicht ist.
In diesem Ausführungsbeispiel verläuft der Strömungspfad 47 von außen in die Durchgangsbohrung 49 des Innenzylinders 34. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung kann der Strömungspfad 47 auch aus der Durchgangsbohrung 49 des Innenzylinders 34 nach außen verlaufen. Bei der Ausgestaltung, bei der eine der Öffnungen 45A bis 45D des Innenzylinders 34 selektiert wird, kann ein fester Drosselquerschnitt eingestellt werden. Hierbei ist vorzugsweise genau eine der Öffnungen 45A bis 45D aktiv. Vorzugsweise ist die Anzahl der Öffnungen 45A bis 45D des Innenzylinders 34 beziehungsweise eine entsprechende Anzahl von Öffnungen der Außenhülse 35 wenigstens drei und höchstens acht, insbesondere höchstens sechs. Die Minimalzahl, die vorzugsweise drei ist, ergibt sich aus der praktischen Überlegung, damit zusammen mit der verschlossenen Stellung wenigstens vier Schaltstellungen zu ermöglichen. Die Maximalzahl ergibt sich aus dem Platzbedarf der Öffnungen 45A bis 45D und der gewünschten Genauigkeit.
4 zeigt einen Innenzylinder 34 der in 2 dargestellten Rücklaufdrossel 33 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer schematischen, räumlichen Darstellung. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Innenzylinder 34 eine Öffnung 45 auf, die als schlitzförmige Öffnung (Schlitz) 45 ausgestaltet ist. Eine entlang der Achse 37 betrachtete Breite 55 der Öffnung 45 variiert hierbei in einer Umfangsrichtung 56. In diesem Ausführungsbeispiel nimmt die Breite 55 in der Umfangsrichtung 56 von einem Anfangspunkt 57 zu einer Kante 58 des Schlitzes 45 stetig zu. Insbesondere kann der Schlitz 45 mit einem Profil ausgestaltet sein, das einem auf die Außenseite (Mantelfläche) 38 abgerollten gleichschenkligen Dreieck entspricht.
Dem Schlitz 45 ist eine geeignet ausgestaltete Öffnung 46 der Außenhülse 35 zugeordnet. Die Öffnung 46 der Außenhülse 35 kann hierbei auch als rechteckförmiges Fenster ausgestaltet sein. Die Öffnung 46 weist hierbei entlang der Achse 37 eine Breite 59 (2) auf, die nicht kleiner und vorzugsweise sogar größer als die Breite 55 des Schlitzes 45 an der Kante 58 ist.
Somit kann in Abhängigkeit von der relativen Drehstellung des Innenzylinders 34 und der Außenhülse 35 der freie Querschnitt für den Rücklaufmengenstrom entlang des Strömungspfads 47 stufenlos eingestellt werden. Die Rücklaufdrossel 33 ist somit in diesem Ausführungsbeispiel als stufenlos einstellbare Rücklaufdrossel 33 ausgestaltet.
5 zeigt den Innenzylinder 34 der in 2 dargestellten Rücklaufdrossel 33 entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel in einer schematischen, räumlichen Darstellung. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 45 als schlitzförmige Öffnung (Schlitz) 45 ausgestaltet. In diesem Ausführungsbeispiel variiert die Breite 55 des Schlitzes 45 entlang der Achse 37. In diesem Ausführungsbeispiel nimmt die Breite 55 des Schlitzes 45 von dem Anfangspunkt 57 in einer axialen Richtung 60 bis zu der Kante 58 stetig zu. Die Öffnung 46 der Außenhülse 35 kann hierbei als rundes oder eckiges Fenster ausgestaltet sein. Ferner ist eine in Umfangsrichtung betrachtete Breite der Öffnung 46 zumindest gleich groß und vorzugsweise größer als die Breite 55 des Schlitzes 45 im Bereich der Kante 58. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Innenzylinder 34 entlang der Achse 37 in der Außenhülse 35 geführt, wobei eine axiale Relativbewegung ermöglicht ist, wie es durch den Doppelpfeil 61 veranschaulicht ist. Ein Verdrehen des Innenzylinders 34 und der Außenhülse 35 zueinander ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Nase 62 verhindert, die an der Führungsfläche 38 des Innenzylinders 34 ausgestaltet ist und in eine geeignete, sich entlang der Achse 37 erstreckende Nut an der Durchgangsbohrung 36 der Außenhülse 35 eingreift. Die Verschiebung des Innenzylinders 34 relativ zu der Außenhülse 35 kann beispielsweise über ein Gewinde erfolgen.
Somit kann durch einen Schlitz 45 über einen gewissen Verschiebeweg eine veränderbare Drosselwirkung der einstellbaren Rücklaufdrossel 33 erzielt werden. Im eingestellten Zustand kann die Drosselwirkung dann fest eingestellt sein.
Die Genauigkeit der Einstellung bei einer stufenlosen Ausführung nimmt zu, wenn der vorgegebene minimale Querschnitt und der vorgegebene maximale Querschnitt über einen möglichst großen Drehwinkel oder Verschiebeweg eingestellt werden. Daher ist es vorteilhaft, wenn sich der Schlitz 45 in der Umfangsrichtung 56 über einen möglichst großen Umfangswinkel beziehungsweise in der axialen Richtung 60 über eine möglichst große Länge erstreckt.
Somit ist es vorteilhaft, dass der Innenzylinder 34 zumindest eine schlitzförmige Öffnung 45 aufweist und dass der Rücklaufmengenstrom durch die Rücklaufdrossel 33 über einen Teilquerschnitt der schlitzförmigen Öffnung 45 des Innenzylinders 34 ermöglicht ist, der in Abhängigkeit von einer relativen axialen Stellung des Innenzylinders (34) zu zumindest einer zugeordneten Öffnung 46 variiert, und dass ein bestimmter Teilquerschnitt durch ein Einstellen des Innenzylinders 34 bestimmt ist. Ein Verdrehen des Innenzylinders 34 und der Außenhülse 35 zueinander ist durch eine Nase 62 verhindert, die bei einer Abwandlung auch an der Außenhülse 35 ausgestaltet sein kann.
Ferner ist ein abgewandelte Ausgestaltung möglich. Bei dieser ist es in entsprechender Weise möglich, dass die Außenhülse 35 zumindest eine schlitzförmige Öffnung 46 aufweist und dass der Rücklaufmengenstrom durch die Rücklaufdrossel 33 über einen Teilquerschnitt der schlitzförmigen Öffnung 46 der Außenhülse 35 ermöglicht ist, der in Abhängigkeit von einer relativen axialen Stellung zwischen dem Innenzylinder 34 und der Außenhülse 35 variiert, und dass ein bestimmter Teilquerschnitt durch ein Einstellen des Innenzylinders 34 bestimmt ist. Ein Verdrehen des Innenzylinders 34 und der Außenhülse 35 zueinander ist hierbei ebenfalls durch eine Nase 62 verhindert, die an dem Innenzylinder 34 oder an der Außenhülse 35 ausgestaltet ist.
6 zeigt die Hochdruckpumpe 2 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel. In dem Gehäuse 6 ist eine Bohrung 70 ausgebildet, in der die Rücklaufdrossel 33 angeordnet ist. Hierbei liegen der Innenzylinder 34 mit seiner Stirnseite 40 und die Außenhülse 35 mit ihrer Stirnseite 39 an der Anlagefläche 41 der als Sacklochbohrung 70 ausgestalteten Bohrung 70 an. Ferner ist in der Bohrung 70 ein Rücklaufstutzen 71 angeordnet, der abschnittsweise in die Bohrung 70 des Gehäuses 6 eingefügt ist. Eine Achse 37 des Rücklaufstutzens 31 stimmt hierbei mit der Achse 37 der Bohrung 70 überein. Der Innenzylinder 34 und die Außenhülse 35 sind konzentrisch bezüglich der Achse 37 angeordnet. Der Innenzylinder 34 und die Außenhülse 35 sind somit unterhalb des Rücklaufstutzens 71 der Hochdruckpumpe 2 und konzentrisch zu diesem angeordnet. Dadurch ist die Einstellung des Innenzylinders 34 durch den Rücklaufstutzen 71 hindurch und ohne weitere Dichtstellen nach außen möglich. Zum Einstellen des Innenzylinders 34 kann der Innenzylinder 34 mit einem geeigneten Werkzeug verstellt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist nach der Verbindung des Innenzylinders 34 mit der Außenhülse 35 prinzipiell eine drehbare Anordnung des Innenzylinders 34 und der Außenhülse 35 im verbundenen Zustand zusammen um die Achse 37 relativ zu dem Rücklaufstutzen 71 beziehungsweise dem Gehäuse 6 möglich. Hierbei ist an der Bohrung 70 des Gehäuses 6 im Bereich 72 eines Durchgangs zwischen dem Innenzylinder 34 und der Außenhülse 35, durch den der Strömungspfad 47 für den Rücklaufmengenstrom geht, eine umlaufende Ringnut 76 vorgesehen, die von der Rücklaufdrossel 33 über einen Brennstoffkanal 73 zu dem Triebwerksraum 5 führt. Somit ist unabhängig von der Drehstellung des Innenzylinders 34 und der Außenhülse 35 im verbundenen Zustand der Strömungspfad 47 aus dem Brennstoffkanal 73 in den Rücklaufstutzen 71 ermöglicht.
Vorzugsweise ist die Außenhülse 35 im eingebauten Zustand allerdings drehfest angeordnet. Hierbei ist aufgrund der der umlaufenden Ringnut 76 beim Einbau der Außenhülse 35 keine Lageorientierung der Außenhülse 35 bezüglich der Achse 37 erforderlich. Somit vereinfacht sich der Einbau der Außenhülse 35. Durch die drehfeste Anordnung der Außenhülse 35 ergibt sich der Vorteil, dass sich die Außenhülse 35 beim Einstellen auch ohne gesonderte Maßnahmen nicht mit dem Innenzylinder 34 mitdrehen kann.
Zwischen dem Innenzylinder 34 und der Außenhülse 35 ist eine flächige Abdichtung über ausreichend genaue Oberflächenqualitäten einerseits der Führungsfläche 38 des Innenzylinders 34 und andererseits der Durchgangsbohrung 36 der Außenhülse 35 und ein ausreichend geringes Radialspiel zwischen dem Innenzylinder 34 und der Außenhülse 35 als Spaltdichtung vorgegeben. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung kann eine solche Abdichtung allerdings zusätzlich oder alternativ auch über ein Element 74 (7) erreicht werden. Ferner ist eine Abdichtung zwischen der Außenhülse 35 und der Bohrung 70 in einem Bereich 75 realisiert. Hierdurch wird eine Umgehung der Rücklaufdrossel 33 verhindert. Die Abdichtung im Bereich 75 kann über ausreichend genaue Oberflächenqualitäten und ein geringes Radialspiel und/oder Dichtelemente erzielt werden.
Bei einer abgewandelten Ausgestaltung kann die Anlagefläche 41 auch als strukturierte Fläche (strukturierte Anlagefläche) 41 ausgestaltet sein. Der Rücklaufstutzen 71 kann dann den Innenzylinder 34 und/oder die Außenhülse 35 so gegen die strukturierte Fläche 41 beaufschlagen, dass der Innenzylinder 34 und die Außenhülse 35 über einen Formschluss zwischen der Stirnfläche 40 des Innenzylinders 34, die der strukturierten Fläche 41 zugewandt ist, und der strukturierten Fläche 41 und/oder einen Formschluss zwischen der Stirnfläche 39 der Außenhülse 35, die der strukturierten Fläche 41 zugewandt ist, und der strukturierten Fläche 41 drehfest fixiert sind. Die Stirnfläche (Stirnseite) 39 und/oder die Stirnfläche (Stirnseite) 40 können hierbei als strukturierte Stirnflächen 39, 40 ausgestaltet sein, die an die strukturierte Fläche 41 angepasst sind.
Somit können der Innenzylinder 34 und die Außenhülse 35 zusammen mittels des Rücklaufsstutzens 71 bezüglich der Achse 37 drehfest fixiert sein. Die Verbindung zwischen dem Innenzylinder 34 und der Außenhülse 35 kann hierbei gegebenenfalls durch Verstemmen erfolgen. Das Verstemmen kann zumindest bei entferntem Rücklaufstutzen 71 durch die Bohrung 70 erfolgen. Gegebenenfalls kann das Verstemmen auch bei eingesetztem Rücklaufstutzen 71 erfolgen, wenn die entsprechende Stelle zugänglich ist.
Somit kann die relative Drehwinkelstellung beziehungsweise die relative axiale Stellung zwischen dem Innenzylinder 34 und der Außenhülse 35 über die Lebensdauer fixiert werden.
7 zeigt eine Hochdruckpumpe 2 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Innenzylinder 34 und der Außenhülse 35 das Element 74 angeordnet, das ein Verdrehen des Innenzylinders 34 relativ zu der Außenhülse 35 erschwert oder ganz verhindert.
Das Element 74 kann als vorgespanntes, elastisches Element 74 ausgestaltet sein. Somit wird ein gewisses Drehmoment benötigt, um den Innenzylinder 34 relativ zu der Außenhülse 35 zu verstellen. An dem Innenzylinder 34 kann eine geeignete Geometrie 80 vorgesehen sein, die über den Rücklaufstutzen 71 mit einem geeigneten, insbesondere länglichen, Werkzeug zugänglich ist. Die Geometrie 80 kann beispielsweise als Sechskant oder Torx-Geometrie 80 ausgestaltet sein. Hierbei kann der Rücklaufstutzen 71 die Außenhülse 35 gegen die strukturierte Fläche 41 beaufschlagen, so dass auch während dem Verstellen die Außenhülse 35 fixiert ist.
Das Element 74 kann auch als Quellelement 74 ausgestaltet sein, das bei einem Kontakt mit Brennstoff zum Verbinden des Innenzylinders 34 mit der Außenhülse 35 aufquillt. Das Element 74 kann hierfür beispielsweise aus einem Gummi oder einem gummiähnlichen Material hergestellt sein.
Das Element 74 ist vorzugsweise als ringförmiges Element 74 ausgestaltet, das den Innenzylinder 34 umfänglich umschließt. Über das Element 74 kann zusätzlich eine Abdichtung zwischen dem Innenzylinder 34 und der Außenhülse 35 gebildet sein, um die diesbezügliche Schnittstelle abzudichten.
Bei einer abgewandelten Ausgestaltung kann der Rücklaufstutzen 71 auch mit der Außenhülse 35 verbunden sein. Ferner ist auch eine einstückige Ausgestaltung des Rücklaufsstutzens 71 mit der Außenhülse 35 möglich. Dadurch kann durch ein Verstellen des Innenzylinders 34 in einfacher Weise eine Fixierung der Außenhülse 35 erfolgen. Insbesondere kann die Außenhülse 35 als Teil des Rücklaufstutzens 71 dann ohnehin drehfest angeordnet sein, da der Rücklaufstutzen 71 in die Bohrung 70 eingepresst oder auf sonstige Weise mit der Bohrung 70 des Gehäuses 6 verbunden ist.
Es ist anzumerken, dass die Fixierung der Einstellung des Innenzylinders 34 zur Außenhülse 35 auch durch anders ausgestaltete Elemente 74 möglich ist. Solch ein Element 74 kann sich gegebenenfalls auch in axialer Richtung erstrecken oder nur an einer Stelle angeordnet sein. Ferner können auch mehrere solcher Elemente 74 zum Einsatz kommen. Auch weitere Abwandlungen bei der Ausgestaltung und Anordnung des Elements 74 zur Fixierung der Drehstellung sind denkbar.
8 zeigt eine Rücklaufdrossel 33 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entlang der in 2 mit VIII bezeichneten Schnittlinie entsprechend einem sechsten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Innenzylinder 34 und der Außenhülse 35 ein Feder beaufschlagter Rastmechanismus 81 vorgesehen, der ein Federelement 82 und einen als Kugel 83 ausgestalteten Rastkörper 83 aufweist. Der Rastkörper 83 greift in diesem Ausführungsbeispiel in eine von vier teilkugelförmigen Vertiefungen 85A, 85B, 85C, 85D ein. Die Anzahl der Vertiefungen 85A bis 85D entspricht hierbei der Anzahl der möglichen Drehstellungen zwischen dem Innenzylinder 34 und der Außenhülse 35. Durch Drehen des Innenzylinders 34 in der Umfangsrichtung 56 relativ zu der Außenhülse 35 kann beispielsweise von der gezeigten Raststellung, bei der der Rastkörper 83 in die Vertiefung 85A eingreift, in die nächste Raststellung geschaltet werden, in der dann der Rastkörper 83 in die Vertiefung 85B eingreift.
Der Feder beaufschlagte Rastmechanismus 81 kann beispielsweise auch durch ein als Federzunge ausgestaltetes Federelement 82 realisiert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die effektiven Drosselquerschnitte und damit die Durchflüsse von Stufe zu Stufe oder in der stufenlosen Ausführung je Winkeleinheit oder Verschiebeweg gleichmäßig zunehmen. Denn dann ist es nicht erforderlich, die Ausgangsstellung zwischen dem Innenzylinder 34 und der Außenhülse 35 zu kennen. Für den Messlauf kann dann ausgehend von der gegebenenfalls nicht bekannten Einstellung eine relative Einstellung erfolgen.
Für den Messlauf befindet sich die einstellbare Rücklaufdrossel 33 vorzugsweise in einer beliebigen Einstellung zwischen einem minimalen Öffnungsquerschnitt und einem maximalen Öffnungsquerschnitt, jedoch nicht in einem geschlossenen Zustand. Daher kann es sinnvoll sein, dass ein Drehwinkel oder eine axiale Verstellung, die dem geschlossenen Zustand entspricht, konstruktiv ausgeschlossen wird. Dies kann beispielsweise durch Anschläge erfolgen, die ein Weiterdrehen verhindern.
Für kurze Entlüftungszeiten ist ein möglichst großer Öffnungsquerschnitt als Ausgangsstellung vorteilhaft. Der Messlauf funktioniert aber auch in anderen Ausgangsstellungen.
Die fertig montierte Hochdruckpumpe 2 kann für den Messlauf zum Beispiel im Zusammenhang mit der Pumpenendprüfung hydraulisch durchströmt werden. Dabei kann bei gegebenem Druckunterschied über die Hochdruckpumpe 2 eine Gesamtrücklaufmenge gemessen werden. Diese Gesamtrücklaufmenge kann vom Prüfstandsrechner mit der Sollmenge verglichen werden. Die Sollmenge kann hierbei temperaturabhängig vorgegeben werden, wobei prinzipiell bei einer höheren Temperatur eine bessere Genauigkeit erzielt wird. Die Temperatur des Brennstoffs oder Öls wird während dem Messlauf gemessen. Beispielsweise kann dann über eine bekannte Winkelabhängigkeit des Drosselquerschnitts von dem Prüfstandsrechner eine Verdrehwinkelvorgabe erzeugt werden, wobei das Vorzeichen die Drehrichtung angibt. In einer dem Prüfstand folgenden Station kann automatisch, teilautomatisch oder manuell eine Einstellung in Bezug auf die ermittelte Verdrehwinkelvorgabe erfolgen.
Somit kann der Sollwert der Gesamtrücklaufmenge mit ausreichend kleiner Streubreite eingestellt werden. Dadurch kann eine kleinstmögliche Baugröße der Vorförderpumpe, insbesondere einer Elektrokraftstoffpumpe, im Rahmen der Brennstoffeinspritzanlage 1 zum Einsatz kommen. Ferner wird hierdurch eine Optimierung des Energieverbrauchs und somit eine maximale Einsparung von Kohlendioxid über alle Pumpenexemplare der Hochdruckpumpe 2 ermöglicht.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008061473 A1 [0002, 0003]

Claims

Hochdruckpumpe (2), insbesondere für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen, mit einem Triebwerksraum (5) und einer Rücklaufdrossel (33), wobei die Rücklaufdrossel (33) einerseits mit dem Triebwerksraum (5) verbunden ist und andererseits zu einem Rücklaufstutzen (71) führt, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufdrossel (33) einen Innenzylinder (34) aufweist, der zumindest bei entferntem Rücklaufstutzen (71) zugänglich ist, und dass der Innenzylinder (34) zum Abgleichen eines Rücklaufmengenstroms einstellbar beziehungsweise eingestellt ist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (6) vorgesehen ist, in dem der Triebwerksraum (5) ausgestaltet ist, dass die Rücklaufdrossel (33) in einer Bohrung (70) des Gehäuses (6) angeordnet ist und dass der Rücklaufstutzen (71) zumindest abschnittsweise in die Bohrung (70) des Gehäuses (6) eingefügt ist und/oder dass die Rücklaufdrossel (33) eine Außenhülse (35) aufweist, in der der Innenzylinder (34) zumindest teilweise angeordnet ist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse (35) separat von dem Rücklaufstutzen (71) ausgebildet ist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenzylinder (34) und die Außenhülse (35) zumindest bei entferntem Rücklaufstutzen (71) miteinander verstemmbar beziehungsweise miteinander verstemmt sind.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Innenzylinder (34) und der Außenhülse (35) ein Feder beaufschlagter Rastmechanismus (81) vorgesehen ist, der zumindest ein Federelement (82) aufweist, und/oder dass zwischen dem Innenzylinder (34) und der Außenhülse (35) zumindest ein Quellelement (74) vorgesehen ist, das bei einem Kontakt mit Brennstoff zum Verbinden des Innenzylinders (34) mit der Außenhülse (35) aufquillt und/oder dass zwischen dem Innenzylinder (34) und der Außenhülse (35) zumindest ein vorgespanntes, elastisches Element (74) angeordnet ist.
Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenzylinder (34) mit der Außenhülse (35) verbindbar beziehungsweise verbunden ist und dass der Innenzylinder (34) und die Außenhülse (35) im verbundenen Zustand zusammen um eine Achse (37) relativ zu dem Rücklaufstutzen (71) drehbar sind und/oder dass an der Bohrung (70) des Gehäuses (6) im Bereich (72) zumindest eines Durchgangs zwischen dem Innenzylinder (34) und der Außenhülse (35), durch den ein Strömungspfad (47) für den Rücklaufmengenstrom geht, eine umlaufene Ringnut (76) vorgesehen ist, die von der Rücklaufdrossel (33) zu dem Triebwerksraum (5) führt.
Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenzylinder (34) und die Außenhülse (35) mittels des Rücklaufstutzens (71) bezüglich einer Achse (37) drehfest fixiert sind.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücklaufstutzen (71) den Innenzylinder (34) und/oder die Außenhülse (35) so gegen eine strukturierte Fläche (41) beaufschlagt, dass der Innenzylinder (34) und die Außenhülse (35) über einen Formschluss zwischen einer Stirnfläche (40) des Innenzylinders (34), die der strukturierten Fläche (41) zugewandt ist, und der strukturierten Fläche (41) und/oder einen Formschluss zwischen einer Stirnfläche (39) der Außenhülse (35), die der strukturierten Fläche (41) zugewandt ist, und der strukturierten Fläche (41) drehfest fixiert sind.
Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse (35) mehrere Öffnungen (46) aufweist und dass der Rücklaufmengenstrom durch die Rücklaufdrossel (33) über eine Teilauswahl aus den Öffnungen (46) der Außenhülse (35) ermöglicht ist, die durch ein Einstellen des Innenzylinders (34) erfolgt, und/oder dass die Außenhülse (35) zumindest eine schlitzförmige Öffnung (46) aufweist und dass der Rücklaufmengenstrom durch die Rücklaufdrossel (33) über einen Teilquerschnitt der schlitzförmigen Öffnung (46) der Außenhülse (35) ermöglicht ist, der in Abhängigkeit von einer relativen Drehstellung zwischen dem Innenzylinder (34) und der Außenhülse (35) variiert, und dass ein bestimmter Teilquerschnitt durch ein Einstellen des Innenzylinders (34) bestimmt ist und/oder dass die Außenhülse (35) eine axiale Bohrung (36) aufweist, in der der Innenzylinder (34) drehbar gelagert ist.
Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenzylinder (34) mehrere Öffnungen (45A–45D) aufweist und dass der Rücklaufmengenstrom durch die Rücklaufdrossel (33) über eine Teilauswahl aus den Öffnungen (45A–45D) des Innenzylinders (34) ermöglicht ist, die durch ein Einstellen des Innenzylinders (34) erfolgt, und/oder dass der Innenzylinder (34) zumindest eine schlitzförmige Öffnung (45) aufweist und dass der Rücklaufmengenstrom durch die Rücklaufdrossel (33) über einen Teilquerschnitt der schlitzförmigen Öffnung (45) des Innenzylinders (34) ermöglicht ist, der in Abhängigkeit von einer relativen Drehstellung des Innenzylinders (34) zu zumindest einer zugeordneten Öffnung (46) variiert, und dass ein bestimmter Teilquerschnitt durch ein Einstellen des Innenzylinders (34) bestimmt ist.
Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse (35) zumindest eine schlitzförmige Öffnung (46) aufweist und dass der Rücklaufmengenstrom durch die Rücklaufdrossel (33) über einen Teilquerschnitt der schlitzförmigen Öffnung (46) der Außenhülse (35) ermöglicht ist, der in Abhängigkeit von einer relativen axialen Stellung zwischen dem Innenzylinder (34) und der Außenhülse (35) variiert, und dass ein bestimmter Teilquerschnitt durch ein Einstellen des Innenzylinders (34) bestimmt ist, und/oder dass ein Verdrehen des Innenzylinders (34) und der Außenhülse (35) zueinander durch eine Nase (62) verhindert ist.
Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenzylinder (34) zumindest eine schlitzförmige Öffnung (45) aufweist und dass der Rücklaufmengenstrom durch die Rücklaufdrossel (33) über einen Teilquerschnitt der schlitzförmigen Öffnung (45) des Innenzylinders (34) ermöglicht ist, der in Abhängigkeit von einer relativen axialen Stellung des Innenzylinders (34) zu zumindest einer zugeordneten Öffnung (46) variiert, und dass ein bestimmter Teilquerschnitt durch ein Einstellen des Innenzylinders (34) bestimmt ist und/oder dass ein Verdrehen des Innenzylinders (34) und der Außenhülse (35) zueinander durch eine Nase (62) verhindert ist.