ZYLINDERKOPF FÜR EINE KRAFTSTOFFHOCHDRUCKPUMPE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Kraftstoffhochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere in einem Common-Rail-Einspritzsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit wenigstens einem solchen Zylinderkopf.

Stand der Technik

[0002] Ein Zylinderkopf der vorstehend genannten Art weist eine Hochdruckbohrung zur Ausbildung eines Pumpenarbeitsraumes und zur Aufnahme eines Pumpenkolbens sowie wenigstens eine weitere Bohrung zur Aufnahme eines Hochdruckventils auf.

[0003] Ein derartiger Zylinderkopf ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 10 2008 000 705 A1 offenbart. Der hierin beschriebene Zylinderkopf weist einen Pumpenarbeitsraum auf, in dem Brennstoff über einen sich hin- und herbewegenden Kolben periodisch komprimiert und entlastet wird. Ferner steht der Pumpenarbeitsraum mit jeweils einer Bohrung zur Aufnahme eines Einlassventils und eines Auslassventils in Verbindung, über welche der Brennstoffzufluss und der Brennstoffabfluss gesteuert wird. Über das Auslassventil und eine Brennstoffleitung wird der komprimierte Brennstoff einer Brennstoffverteilerleiste zugeführt.

[0004] Ein weiterer gattungsgemäßer Zylinderkopf ist in der Offenlegungsschrift DE 10 2008 010 240 A1 offenbart. Der Zylinderkopf besitzt zum Pumpengehäuse hin eine Begrenzungsfläche, die mit einer Gewindebohrung oder einem Gewindestutzen zum Anschluss von Rohrleitungen versehen ist, in denen das geförderte Kraftstoffvolumina gesammelt und gemeinsam in einen Hochdrucksammler über-Kraftstoffvolumina gesammelt und gemeinsam in einen Hochdrucksammler überführt wird. Die Überführung kann auch über einen separaten Anschluss erfolgen, mit welchem die Kraftstoffhochdruckleitung parallel zu den Rohrleitungen verbunden ist. Die den Zylinderkopf aufweisende Kraftstoffeinspritzpumpe soll dadurch leichter, platzsparender und gefälliger montierbar sein.

[0005] Aus der EP 1 188 926 A2 geht ferner ein Adapter für eine Hochdruckpumpe hervor, der einen ersten und einen zweiten Hochdruckanschluss aufweist.

[0006] Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen kompaktbauenden Zylinderkopf bereit zustellen, der neben der Funktion der Hochdruckverdichtung wenigstens eine weitere Funktion, insbesondere die Funktion der Hochdruckverteilung und/oder der Druckmessung, in sich vereint.

[0007] Zur Lösung der Aufgabe wird ein Zylinderkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit wenigstens einem solchen Zylinderkopf gemäß Anspruch 9.

Offenbarung der Erfindung

[0008] Der Zylinderkopf ist einteilig ausgebildet und umfasst erfindungsgemäß mehrere Hochdruckabgänge jeweils in Form eines Ansatzes mit einer Bohrung für den Anschluss eines Injektors und/oder zur Aufnahme eines Drucksensors, wobei wenigstens eine Bohrung eines Ansatzes koaxial in Bezug auf die Bohrung angeordnet ist, in welcher das Hochdruckventil aufgenommen ist. Die vorgeschlagene Anordnung dient einer kompaktbauenden Ausgestaltung des Zylinderkopfes, der neben der Funktion der Hochdruckverdichtung auch die Funktion der Hochdruckverteilung und/oder der Druckmessung zu erfüllen vermag. Somit werden die in der Regel von separaten Baugruppen übernommenen Funktionen in den Zylinderkopf verlagert.

[0009] Beispielsweise kann ein Drucksensor in eine Bohrung eines Ansatzes des Zylinderkopfes integriert werden, welcher üblicherweise am Rail, d.h. der Hochdrucksammelleitung, angeordnet ist. Durch die Integration zusätzlicher Funktionen in den einstückig ausgebildeten Zylinderkopf kann die Ausbildung von Anschlüssen und Dichtstellen reduziert werden. Zudem sinkt die Anzahl der insgesamt erforderlichen Bauteile oder Baugruppen. Der Zylinderkopf hilft somit Gewicht und Bauraum zu sparen.

[0010] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dient die wenigstens eine Bohrung eines Ansatzes, die koaxial in Bezug auf die zur Aufnahme des Hochdruckventils vorgesehene Bohrung angeordnet ist, der Aufnahme eines Drucksensors. Somit vereint der Zylinderkopf neben der Funktion der Hochdruckverdichtung auch die Funktion der Druckmessung in sich. Vorteilhafterweise ist hierzu in einem Ansatz des Zylinderkopfes eine Stufenbohrung ausgeführt, welche die beiden koaxial angeordneten Bohrungen zur Aufnahme des Hochdruckventils und des Drucksensors ausbildet. Bei mehreren am Zylinderkopf angeordneten Hochdruckabgängen, können die in den Hochdruckabgängen ausgebildeten Bohrungen derart miteinander verbunden sein, dass die Anordnung eines Drucksensors in einem Hochdruckabgang zur Druckmessung ausreicht. Beispielsweise können von der Bohrung zur Aufnahme des Drucksensors Verbindungsbohrungen zu den Bohrungen der weiteren Hochdruckabgänge ausgebildet sein.

[0011] Um eine noch kompaktere Bauform des Zylinderkopfes zu erzielen, wird weiterhin vorgeschlagen, dass wenigstens eine Bohrung eines Ansatzes zugleich als Bohrung zur Aufnahme des Hochdruckventils ausgebildet ist. Somit fällt wenigstens eine Bohrung eines als Ansatz ausgebildeten Hochdruckabgangs mit der Bohrung zur Aufnahme des Hochdruckventils zusammen. Vorteilhafterweise ist jede Bohrung eines Ansatzes zugleich als Bohrung zur Aufnahme eines Hochdruckventils ausgebildet. Das heißt, dass in jedem Hochdruckabgang ein Hochdruckventil, das vorzugsweise als Rückschlagventil ausgebildet ist, angeordnet ist. Auch diese Ausführungsform bedarf lediglich der Anordnung eines Drucksensors in einem dieser Abgänge, da Abweichungen zwischen den verschiedenen Abgängen vernachlässigbar sind.

[0012] Des Weiteren vorzugsweise stehen sämtliche vorstehend genannte Bohrungen miteinander in Verbindung. Das heißt, dass die in den als Ansatz ausgebildeten Hochdruckabgängen ausgebildeten Bohrungen, die Bohrungen zur Aufnahme des Saugventils und des Hochdruckventils, sofern letztere nicht mit einer anderen Bohrung zusammenfällt, und die Hochdruckbohrung miteinander verbunden sind, so dass ein zusammenhängendes Hohlraumvolumen ausgebildet wird.

[0013] Bevorzugt ist die Bohrung zur Aufnahme des Saugventils koaxial zur Hochdruckbohrung angeordnet. Das in die Bohrung eingesetzte Saugventil begrenzt somit die Hochdruckbohrung bzw. den Pumpenarbeitsraum in axialer Richtung und kann zur Abdichtung des Pumpenarbeitsraumes gegenüber dem Niederdruckbereich herangezogen werden.

[0014] Vorteilhafterweise ist die Bohrung zur Aufnahme des Hochdruckventils radial in Bezug auf die Hochdruckbohrung angeordnet. Da wenigstens eine Bohrung eines als Ansatz ausgebildeten Hochdruckabgangs koaxial zur Bohrung für das Hochdruckventil oder zugleich als Bohrung zur Aufnahme des Hochdruckventils ausgebildet ist, gilt Entsprechendes für diese Bohrung. Auf diese Weise sind eine kompakte Bauform sowie kurze Anschlusswege gewährleistet.

[0015] Die Anzahl der in Form eines Ansatzes ausgebildeten Hochdruckabgänge kann 2, 3 oder 4 betragen. In entsprechender Zahl können Anschlüsse für Injektoren vorgesehen sein. Auch bei 4 als Ansatz ausgebildeten Hochdruckabgängen ist noch eine kompakte Bauform realisierbar.

[0016] Vorteilhafterweise ist der Zylinderkopf ein Gussteil. Das heißt, dass die Herstellung des Zylinderkopfes bevorzugt in einem Gießverfahren erfolgt. Ein solches Verfahren ermöglicht die Ausbildung selbst komplexer Bauformen, so dass die miteinander verbundenen Bohrungen in einem Arbeitsgang leicht herstellbar sind. Ferner wird vorgeschlagen, dass der vorzugsweise einstückig gegossene Zylinderkopf aus einem hochdruckfesten Werkstoff besteht, um dem Zylinderkopf eine ausreichende Festigkeit zu verleihen.

[0017] Die darüber hinaus beanspruchte Kraftstoffhochdruckpumpe weist wenigstens einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf auf. Die Anzahl der Zylinderköpfe bestimmt sich dabei nach der Anzahl der in der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordneten Pumpenelemente. Somit kommen die Vorteile eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes ggf. mehrfach an einer Kraftstoffhochdruckpumpe zum Tragen.

[0018] Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Zylinderkopf der Fig. 1 entlang der Schnittlinie A-A,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Zylinderkopf der Fig. 1,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes und

Fig. 5 einen Querschnitt durch den Zylinderkopf der Fig. 4.

Ausführliche Beschreibung der Figuren

[0019] Der Fig. 1 ist ein Zylinderkopf für eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit mehreren miteinander in Verbindung stehenden Bohrungen 1, 4, 5, 10, 11 zu entnehmen. Eine erste Bohrung bildet eine Hochdruckbohrung 1 zur Aufnahme eines Pumpenkolbens (nicht dargestellt) eines Pumpenelementes der Hochdruckpumpe aus. Innerhalb der Bohrung 1 ist ein Pumpenarbeitsraum 2 ausgebildet, in welchem der Kraftstoff über die Bewegung des Pumpenkolbens verdichtet wird. In den Pumpenarbeitsraum 2 gelangt der Kraftstoff über ein Saugventil (nicht dargestellt), zu dessen Aufnahme im Zylinderkopf die koaxial zur Hochdruckbohrung 1 angeordnete Bohrung 4 ausgebildet ist. Das Saugventil begrenzt somit den Pumpenarbeitsraum 2 bzw. die Hochdruckbohrung 1 in axialer Richtung. Nach dem Verdichten gelangt der Kraftstoff über eine radial zur Hochdruckbohrung 1 angeordnete, weitere Bohrung 5 und ein hierin angeordnetes Hochdruckventil (nicht dargestellt) in einen ersten als Ansatz 8 ausgebildeten Hochdruckabgang. Der als Ansatz 8 ausgebildete Hochdruckabgang weist eine Bohrung 10 auf, die koaxial zur Bohrung 5 zur Aufnahme des Hochdruckventils angeordnet ist, wobei die Bohrung 10 einen größeren Durchmesser als die Bohrung 5 zur Aufnahme eines Drucksensors 17 aufweist. Die Bohrungen 5, 10 ergeben somit eine sich nach radial außen aufweitende Stufenbohrung. Wird in die Bohrung 10 ein Drucksensor 17 eingesetzt, kann der Zylinderkopf neben der Funktion der Kraftstoffverdichtung auch die Funktion der Druckmessung übernehmen.

[0020] Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, weist der Zylinderkopf ferner zwei weitere, jeweils als Ansatz 9 ausgebildete Hochdruckabgänge mit Bohrungen 11 für den Injektoranschluss auf. Auch diese Bohrungen sind im Wesentlichen radial zur Hochdruckbohrung 1 angeordnet, so dass eine kompakte Bauform erreicht wird. Über Verbindungskanäle 12 sind die Bohrungen 11 für den Injektoranschluss mit der Bohrung 10 zur Aufnahme des Drucksensors 17 verbunden. Ein in der Bohrung 10 aufgenommener Drucksensor 17 kann somit auch zur Druckmessung des Kraftstoffdrucks in den weiteren Hochdruckabgängen herangezogen werden.

[0021] Der Draufsicht der Fig. 3 sind die als Ansatz 8, 9 ausgebildeten Hochdruckabgänge sowie weitere senkrecht hierzu angeordnete Injektoranschlüsse 13 zu entnehmen. Ferner sind Bohrungen 14 zur Aufnahme von Befestigungsschrauben auf der Oberseite des Zylinderkopfes angedeutet, mittels welcher der Zylinderkopf an dem Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe befestigbar ist. Darüber hinaus ist die koaxial zur Hochdruckbohrung 1 angeordnete Bohrung 4 erkennbar, in welche das Saugventil einsetzbar ist.

[0022] Eine Abwandlung des in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Zylinderkopfes stellt der Zylinderkopf der Fig. 4 und 5 dar. Bei dieser Ausführungsform sind ebenfalls beispielhaft drei als Ansätze 9 ausgebildete Hochdruckabgänge vorgesehen, die jeweils eine Bohrung 11 aufweisen, wobei in jeder Bohrung 11 ein als Rückschlagventil ausgebildetes Hochdruckventil 7 angeordnet ist (siehe Fig. 5). Jede der Bohrungen 11 dient somit als Bohrung 5 zur Aufnahme eines Hochdruckventils 7. Eine separate Bohrung 5 kann demnach entfallen, so dass diese Ausführungsform besonders kompaktbauend ist. Dies gilt, gleichwohl in jeder Bohrung 11 ein Hochdruckventil 7 angeordnet ist. Denn darüber hinaus stellen die als Ansätze 9 ausgebildeten Hochdruckabgänge eine Schnittstelle zu den Injektoranschlüssen dar. Der Fig. 5 ist ferner eine weitere Bohrung 15 zu entnehmen, die als Zulauf dient (siehe auch Fig. 4).

[0023] Die Bohrungen 11 der Ansätze 9 sind radial in Bezug auf die Hochdruckbohrung 1 des Zylinderkopfes angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht die Ausbildung von bis zu vier Hochdruckabgängen. Die in den Bohrungen 11 angeordneten Hochdruckventile 7 begrenzen den in der Hochdruckbohrung 1 ausgebildeten Pumpenarbeitsraum 2 somit in radialer Richtung. Demgegenüber ist die Bohrung 4 zur Aufnahme des Saugventils 6 koaxial zur Hochdruckbohrung 1 angeordnet, welches den Pumpenarbeitsraum 2 in axialer Richtung begrenzt. Eine weitere Begrenzung in axialer Richtung erfährt der Pumpenarbeitsraum 2 durch einen in der Hochdruckbohrung 1 aufgenommenen Pumpenkolben 3 (siehe Fig. 4).

[0024] Ferner ist aus Fig. 4 eine von der Bohrung 11 bzw. 5 zur Aufnahme des Hochdruckventils 7 abzweigende Bohrung 16 ersichtlich, die zu einem Drucksensor 17 zur Druckmessung führt. Die Bohrung 16 kann als Verbindungsbohrung oder als Aufnahmebohrung ausgebildet sein, so dass der Drucksensor 17 wahlweise in den Zylinderkopf integrierbar ist. Die Anordnung eines Drucksensors 17 im Bereich eines Hochdruckabgangs reicht zur Druckmessung im Hochdruckbereich aus.

[0025] Durch die Vielseitigkeit der Ausgestaltung ist der erfindungsgemäße Zylinderkopf für eine Reihe von Hochdruckpumpen geeignet. Vorzugsweise findet er jedoch Einsatz in einer als Radialkolbenpumpe ausgebildeten Kraftstoffhochdruckpumpe, die auch mehrere, beispielsweise drei Pumpenelemente, aufweisen kann, wobei jedem Pumpenelement ein entsprechender Zylinderkopf zugeordnet ist.

Ansprüche

1. Zylinderkopf für eine Kraftstoffhochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere in einem Common-Rail-Einspritzsystem, wobei im Zylinderkopf eine Hochdruckbohrung (1) zur Ausbildung eines Pumpenarbeitsraumes (2) und zur Aufnahme eines Pumpenkolbens (3) sowie wenigstens eine weitere Bohrung (5) zur Aufnahme eines Hochdruckventils (7) ausgebildet sind, wobei der Zylinderkopf einteilig ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf mehrere Hochdruckabgänge jeweils in Form eines Ansatzes (8, 9) mit einer Bohrung (10, 11) für den Anschluss eines Injektors und/oder zur Aufnahme eines Drucksensors (17) umfasst, wobei wenigstens eine Bohrung (10, 11) eines Ansatzes (8, 9) koaxial in Bezug auf die wenigstens eine weitere Bohrung (5) angeordnet ist, in welcher das Hochdruckventil (7) aufgenommen ist.

2. Zylinderkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Bohrung (10,11) eines Ansatzes (8, 9), die koaxial in Bezug auf die zur Aufnahme des Hochdruckventils (7) vorgesehene wenigstens eine weitere Bohrung (5) angeordnet ist, der Aufnahme eines Drucksensors (17) dient.

3. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Bohrung (11) eines Ansatzes (9) zugleich als die wenigstens eine weitere Bohrung (5) zur Aufnahme des Hochdruckventils (7) ausgebildet ist und/oder jede Bohrung (10, 11) eines Ansatzes (8, 9) zugleich als die wenigstens eine weitere Bohrung (5) zur Aufnahme eines Hochdruckventils (7) ausgebildet ist.

4. Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckbohrung (1), die wenigstens eine weitere Bohrung (5) zur Aufnahme des Hochdruckventils (7) sowie die Bohrungen (10, 11) der Ansätze (8, 9) miteinander in Verbindung stehen.

5. Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine weitere Bohrung (5) zur Aufnahme des Hochdruckventils (7) radial in Bezug auf die Hochdruckbohrung (1) angeordnet ist.

6. Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der in Form eines Ansatzes (8, 9) ausgebildeten Hochdruckabgänge 2, 3 oder 4 beträgt.

7. Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf ein Gussteil ist und/oder aus einem hochdruckfesten Werkstoff besteht.

8. Kraftstoffhochdruckpumpe mit wenigstens einem Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Claims

1. Cylinder head for a high-pressure fuel pump in a fuel injection system, in particular in a common-rail injection system, wherein a high-pressure bore (1) for forming a pump working chamber (2) and for receiving a pump piston (3) and at least one further bore (5) for receiving a high-pressure valve (7) are formed in the cylinder head, wherein the cylinder head is of unipartite form,
characterized in that the cylinder head has multiple high-pressure outlets in each case in the form of a projection (8, 9) with a bore (10, 11) for the connection of an injector and/or for receiving a pressure sensor (17), wherein at least one bore (10, 11) of a projection (8, 9) is arranged coaxially with respect to the at least one further bore (5) in which the high-pressure valve (7) is received.

2. Cylinder head according to Claim 1,
characterized in that the at least one bore (10, 11), which is arranged coaxially with respect to the at least one further bore (5) provided for receiving the high-pressure valve (7), of a projection (8, 9) serves for receiving a pressure sensor (17).

3. Cylinder head according to Claim 1 or 2,
characterized in that at least one bore (11) of a projection (9) is simultaneously formed as the at least one further bore (5) for receiving the high-pressure valve (7), and/or each bore (10, 11) of a projection (8, 9) is simultaneously formed as the at least one further bore (5) for receiving a high-pressure valve (7).

4. Cylinder head according to one of the preceding claims, characterized in that the high-pressure bore (1) the at least one further bore (5) for receiving the high-pressure valve (7) and the bores (10, 11) of the projections (8, 9) are connected to one another.

5. Cylinder head according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one further bore (5) for receiving the high-pressure valve (7) is arranged radially with respect to the high-pressure bore (1) .

6. Cylinder head according to one of the preceding claims, characterized in that the number of high-pressure outlets formed in the manner of a projection (8, 9) is 2, 3 or 4.

7. Cylinder head according to one of the preceding claims, characterized in that that the cylinder head is a casting and/or is composed of a high-pressure-resistant material.

8. High-pressure fuel pump having at least one cylinder head according to one of the preceding claims.

Revendications

1. Culasse pour une pompe à carburant haute pression dans un système d'injection de carburant, en particulier dans un système d'injection à rampe commune, un alésage haute pression (1) étant réalisé dans la culasse pour créer un espace de travail de pompe (2) et pour recevoir un piston de pompe (3) et au moins un alésage supplémentaire (5) étant réalisé pour recevoir une soupape haute pression (7), la culasse étant réalisée d'une seule pièce,
caractérisée en ce que la culasse comprend plusieurs sorties haute pression à chaque fois sous la forme d'un insert (8, 9) avec un alésage (10, 11) pour le raccord d'un injecteur et/ou pour recevoir un capteur de pression (17), au moins un alésage (10, 11) d'un insert (8, 9) étant disposé coaxialement par rapport à l'au moins un alésage supplémentaire (5) dans lequel est reçue la soupape haute pression (7).

2. Culasse selon la revendication 1,
caractérisée en ce que l'au moins un alésage (10, 11) d'un insert (8, 9) qui est disposé coaxialement par rapport à l'au moins un alésage supplémentaire (5) prévu pour recevoir la soupape haute pression (7) sert à recevoir un capteur de pression (17).

3. Culasse selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'au moins un alésage (11) d'un insert (9) est réalisé en même temps en tant que l'au moins un alésage supplémentaire (5) pour recevoir la soupape haute pression (7) et/ou chaque alésage (10, 11) d'un insert (8, 9) est réalisé en même temps en tant que l'au moins un alésage supplémentaire (5) pour recevoir une soupape haute pression (7).

4. Culasse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'alésage haute pression (1), l'au moins un alésage supplémentaire (5) pour recevoir la soupape haute pression (7) ainsi que les alésages (10, 11) des inserts (8, 9) sont connectés les uns aux autres.

5. Culasse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'au moins un alésage supplémentaire (5) pour recevoir la soupape haute pression (7) est disposé radialement par rapport à l'alésage haute pression (1).

6. Culasse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le nombre des sorties haute pression réalisées sous forme d'insert (8, 9) est de 2, 3, ou 4.

7. Culasse selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisée en ce que la culasse est une pièce coulée et/ou se compose d'un matériau résistant aux hautes pressions.

8. Pompe à carburant haute pression comprenant au moins une culasse selon l'une quelconque des revendications précédentes.

Zeichnung