Kraftstoff-Pumpeinrichtung für ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine sowie Kraftstoffsystem

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft zunächst eine Kraftstoff-Pumpeinrichtung für ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit Direkteinspritzung, mit einer Kraftstoffpumpe und einem mit dieser verbundenen Antriebsmotor.

[0002] Eine solche Kraftstoff-Pumpeinrichtung aus der EP 0 725 212 A2 bekannt. In dieser ist ein Kraftstoffsystem beschrieben, bei dem eine erste Kraftstoff-Pumpeinrichtung Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter zu einer zweiten Kraftstoff-Pumpeinrichtung und von dort weiter über einen Hochdruckbereich zu Einspritzventilen fördert. Beide Kraftstoff-Pumpeinrichtungen umfassen jeweils eine Kraftstoffpumpe und einen mit der Kraftstoffpumpe verbundenen elektrischen Antriebsmotor. Die Förderleistung beider Kraftstoff-Pumpeinrichtungen kann über die Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors verändert und eingestellt werden. Die nicht vorveröffentlichte DE 101 11 837 A1 offenbart eine Axialkolbenpumpe und einen elektrischen Antriebsmotor, die in einem nach außen abgedichteten Gehäuse untergebracht sind.

[0003] Der Nachteil der bekannten Kraftstoff-Pumpeinrichtung ist der, dass ihre Handhabung und Integration in das Kraftstoffsystem schwierig ist und daher den Aufbau des Kraftstoffsystems teuer macht. Auch entspricht die Pumpleistung nicht in allen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine den Anforderungen.

[0004] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoff-Pumpeinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie einfacher baut und dass das entsprechende Kraftstoffsystem preiswert hergestellt werden kann. Auch soll sie den insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung erforderlichen hohen Einspritzdruck in allen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine bereitstellen können.

[0005] Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoff-Pumpeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Kraftstoffpumpe eine Radialkolbenpumpe ist und der Antriebsmotor und die Kraftstoffpumpe eine Einheit mit einem gemeinsamen fluiddichten Gehäuse bilden.

[0006] Die Ausbildung der Kraftstoffpumpe als Radialkolbenpumpe ermöglicht die Erzeugung hoher Drücke, wie sie bei modernen Kraftstoffsystemen für Brennkraftmaschinen mit Benzin-Direkteinspritzung erforderlich sind. Dadurch, dass der Antriebsmotor und die Kraftstoffpumpe eine Einheit bilden, wird die Handhabung beim Aufbau des Kraftstoffsystems erheblich erleichtert. So kann die aus Antriebsmotor und Kraftstoffpumpe bestehende Einheit vormontiert werden, so dass beim Aufbau des Kraftstoffsytems beispielsweise in einem Kraftfahrzeug nur noch ein gemeinsames und nicht zwei separate Teile handzuhaben sind.

[0007] Die Unterbringung des Antriebsmotors und der Kraftstoffpumpe in einem gemeinsamen fluiddichten Gehäuse verbessert nochmals die Handhabbarkeit der solchermaßen gestalteten Kraftstoff-Pumpeinrichtung. Dabei ist ein solches fluiddichtes Gehäuse bereits bisher für die Kraftstoffpumpe erforderlich, so dass dies nicht oder kaum zu Mehrkosten führt. Indem auch der Antriebsmotor in dem fluiddichten Gehäuse untergebracht wird, wird sichergestellt, dass der Antriebsmotor vor Verschmutzung von außen geschützt ist. Somit können weniger verschmutzungstolerante, jedoch leistungsfähige Elektromotoren verwendet werden, was nochmals der Leistungsfähigkeit der Kraftstoff-Pumpeinrichtung zugute kommt. Auch die Lebensdauer der Kraftstoff-Pumpeinrichtung wird durch diese Maßnahme verbessert.

[0008] Der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Pumpeinrichtung wird auch dadurch verbessert, dass die sonst erforderliche Wellenabdichtung von der Kraftstoffpumpe zum Antriebsmotor hin entfallen kann. Eine solche Wellenabdichtung ist immer mit einer gewissen Reibung und einer gewissen Leckage verbunden, was beides den Wirkungsgrad der Kraftstoffpumpe verringert. Der Entfall der Wellenabdichtung reduziert ferner die Kosten.

[0009] Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Pumpeinrichtung sind in Unteransprüchen angegeben.

[0010] So wird beispielsweise vorgeschlagen, dass die Kraftstoffpumpe eine Antriebswelle mit mindestens einem Lager umfasst, welche gleichzeitig eine Rotorwelle des Antriebsmotors ist. Eine solchermaßen gestaltete Kraftstoff-Pumpeinrichtung baut sehr kompakt, da auf separate Wellen einerseits für die Kraftstoffpumpe und andererseits für den Antriebsmotor verzichtet wird. Auch sind zur Lagerung der Antriebswelle bzw. der Rotorwelle insgesamt weniger Lager notwendig, was zu geringeren Abmessungen und geringeren Herstellkosten der Kraftstoff-Pumpeinrichtung führt.

[0011] Dabei wird besonders bevorzugt, wenn eine, vorzugsweise fluiddichte, Abdeckung vorhanden ist, durch welche das Lager vor Partikeln geschützt wird, welche vom Antriebsmotor kommen. Hierdurch wird die Lebensdauer des Lagers erhöht und das Lager muss insgesamt weniger robust ausgelegt werden, was insgesamt nochmals die Abmessungen und Kosten der Kraftstoff-Pumpeinrichtung reduziert.

[0012] Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Pumpeinrichtung wird der Innenraum des Gehäuses der aus der Kraftstoffpumpe und dem Antriebsmotor gebildeten Einheit vom Kraftstoff wenigstens im Bereich des Antriebsmotors durchströmt. Dies hat den Vorteil, dass der Antriebsmotor durch den Kraftstoff gekühlt wird, was dessen Wirkungsgrad verbessert.

[0013] Dabei wird besonders bevorzugt, wenn die Strömungsführung im Innenraum des Gehäuses der aus der Kraftstoffpumpe und dem Antriebsmotor gebildeten Einheit so ausgebildet ist, dass der Kraftstoff zunächst den Antriebsmotor wenigstens bereichsweise durchströmt und dann zur Kraftstoffpumpe gelangt, und dass im Strömungsweg zwischen Antriebsmotor und Kraftstoffpumpe eine Filtereinrichtung, insbesondere ein Sieb, vorhanden ist.

[0014] Bei dieser Kraftstoff-Pumpeinrichtung wird der Antriebsmotor optimal gekühlt, was sich auf dessen Wirkungsgrad vorteilhaft auswirkt und was insgesamt die Förderleistung der Kraftstoff-Pumpeinrichtung verbessert. Dabei wird verhindert, dass es in den Strömungskanälen der Kraftstoffpumpe oder an deren Ventileinrichtungen zu Verstopfungen kommt. Diese könnten von Teilen verursacht werden, welche sich beispielsweise von den aus einem spröden Werkstoff hergestellten Magneten des Antriebsmotors ablösen. Bei dieser Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Pumpeinrichtung ist der hohe Wirkungsgrad also über die gesamte Lebensdauer der Einrichtung vorhanden.

[0015] Besonders kompakt baut auch jene Weiterbildung, bei welcher die Antriebswelle der Kraftstoffpumpe einen Exzenderabschnitt aufweist und ein um den Exzenderabschnitt herum angeordneter Hubring und für jeden Kolben ein mit dem Kolben verbundener und am Hubring anliegender Gleitschuh vorhanden sind, wobei in der radial äußeren Umfangsfläche des Hubrings eine umlaufende Nut und im Gleitschuh und im Kolben ein radial verlaufender Kanal vorhanden sind. Die Nut und die Kanäle können auf einfache und preisgünstige Art und Weise eingebracht werden. Durch die Nut und die Kanäle kann der Kraftstoff mit geringerem Strömungswiderstand geführt werden. Das Einbringen komplexer Bohrungen beispielsweise in einen Zylinderkopf der Radialkolbenpumpe entfällt somit. Hierdurch werden zusätzlich die Kosten gering gehalten.

[0016] In die gleiche Richtung zielt jene Kraftstoff-Pumpeinrichtung, bei welcher die Kraftstoff-Pumpe ein im Kolben angeordnetes Saugventil umfasst. Auch diese Maßnahme reduziert die Abmessungen der Kraftstoff-Pumpeinrichtung und die Kosten für deren Herstellung.

[0017] Vorgeschlagen wird ferner, dass mindestens das Ventilelement des Saugventils aus einem keramischen Material hergestellt ist. Ein solches keramisches Ventilelement baut relativ leicht, was Vorteile im Hinblick auf die Ventildynamik hat. Ferner ist ein solches Ventilelement unempfindlich gegenüber Verschleiß, so dass die Lebensdauer der solchermaßen ausgestalteten Kraftstoff-Pumpeinrichtung hoch ist.

[0018] Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Pumpeinrichtung umfasst diese ein elektronisches Steuerteil, welches den Antriebsmotor ansteuert, mit einem Steuerteilgehäuse, welches an dem Gehäuse der aus der Kraftstoffpumpe und dem Antriebsmotor gebildeten Einheit mit mindestens einem Befestigungsmittel befestigt ist. Eine elektronische Ansteuerung ist für die meisten Arten von Antriebsmotoren ohnehin erforderlich, um die für den Antrieb erforderlichen Signale in der gewünschten Weise bereitstellen zu können. Dadurch, dass die Elektronik in einem separatem Steuerteil untergebracht ist, kann sie optimal vormontiert werden. Insbesondere können bei der Vormontage solche Montagebedingungen eingehalten werden, welche für das fehlerfreie Funktionieren der Steuerelektronik erforderlich sind. Anschließend kann das Steuerteilgehäuse des Steuerteils am Gehäuse der aus der Kraftstoffpumpe und dem Antriebsmotor gebildeten Einheit befestigt werden. Geschieht dies noch vor deren Montage an der Brennkraftmaschine, werden die Montagearbeiten an der Brennkraftmaschine vereinfacht.

[0019] Dabei wird wiederum bevorzugt, dass das Befestigungsmittel die Wand des Gehäuses der aus der Kraftstoffpumpe und dem Antriebsmotor gebildeten Einheit durchdringt, und dass das Befestigungsmittel gegenüber dem Gehäuse der aus der Kraftstoffpumpe und dem Antriebsmotor gebildeten Einheit durch ein Dichtmittel abgedichtet ist. Dadurch, dass das Befestigungsmittel die Wand des Gehäuses der aus der Kraftstoffpumpe und dem Antriebsmotor gebildeten Einheit durchdringt, wird eine besonders sichere und stabile Befestigung des Steuerteilgehäuses ermöglicht. Durch das erfindungsgemäß vorgesehene Dichtmittel wird gleichzeitig sichergestellt, dass Kraftstoff, welcher in dem Gehäuse vorhanden ist, aus diesem nicht zum Steuerteil hin austreten kann.

[0020] Dabei wird ferner bevorzugt, wenn elektrische Leitungen, welche vom Steuerteil zum Antriebsmotor führen, mit dem Befestigungsmittel verbunden sind. Die Verbindung der Steuerelektronik mit dem Antriebsmotor ist auf diese Weise einfach möglich. Dabei können die Leitungen beispielsweise in dem Befestigungsmittel vergossen oder an diesem angeschweißt oder verlötet sein, so dass die Dichtheit zwischen dem Steuerteilgehäuse und dem Gehäuse des Antriebsmotors und der Kraftstoffpumpe gewährleistet ist.

[0021] Ferner ist vorteilhaft, wenn vom Befestigungsmittel, vorzugsweise zwischen dem Steuerteilgehäuse und dem Gehäuse der aus der Kraftstoffpumpe und dem Antriebsmotor gebildeten Einheit, ein Entgasungskanal nach außen führt. Hierdurch wird sichergestellt, dass dann, wenn Kraftstoffgase, welche am Dichtmittel vorbei oder durch dieses hindurch aus dem Innenraum des Gehäuses des Antriebsmotors und der Kraftstoffpumpe nach außen gelangen, von der empfindlichen Steuerelektronik ferngehalten und statt dessen in die Umgebung abgeleitet werden.

[0022] Die Montage der Kraftstoff-Pumpeinrichtung wird nochmals dadurch vereinfacht, dass das Gehäuse der aus der Kraftstoffpumpe und dem Antriebsmotor gebildeten Einheit mindestens zwei Teile umfasst, welche fluiddicht miteinander verbunden sind, wobei zum einen Teil die Kraftstoffpumpe und ein mit der Antriebswelle verbundener Rotor und zum anderen Teil der Stator gehört. Beide Teile können somit unabhängig voneinander in ggf. unterschiedlichen Fertigungsstätten vormontiert werden. Die Endmontage ist dennoch sehr einfach.

[0023] Die Erfindung betrifft auch ein Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, mit einer ersten Kraftstoffpumpe, welche Kraftstoff zu einer Kraftstoff-Pumpeinrichtung fördert, die eine zweite Kraftstoffpumpe und einen mit dieser verbundenen elektrischen Antriebsmotor umfasst, und mit einem Hochdruckbereich, in den die zweite Kraftstoffpumpe fördert und an den mindestens eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung angeschlossen ist.

[0024] Um den Aufbau des Kraftstoffsystems zu vereinfachen, die Montage der Komponenten des Kraftstoffsystems sicherer und preiswerter zu gestalten und die Leistungsfähigkeit des Kraftstoffsystems zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass die zweite Kraftstoffpumpe eine Radialkolbenpumpe ist und der Antriebsmotor und die zweite Kraftstoffpumpe eine Einheit mit einem gemeinsamen fluiddichten Gehäuse bilden.

Zeichnung

[0025] Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1

eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, welche eine KraftstoffPumpeinrichtung umfasst; und

Figur 2

eine teilweise geschnittene Darstellung durch die Kraftstoff-Pumpeinrichtung von Figur 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0026] In Figur 1 trägt ein Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Die Brennkraftmaschine ist in Figur 1 nur zum Teil dargestellt und trägt das Bezugszeichen 12.

[0027] Das Kraftstoffsystem 10 umfasst einen Kraftstoffbehälter 14, aus dem eine Kraftstoffpumpe 16 den Kraftstoff fördert. Diese wird von einem elektrischen Antriebsmotor 18 angetrieben. Die Kraftstoffpumpe 16 fördert den Kraftstoff über einen Filter 19 zu einer Kraftstoff-Pumpeinrichtung 20. Diese umfasst ein Gehäuse 22, in dem ein elektrischer Antriebsmotor 24 und eine Radialkolbenpumpe 26 untergebracht sind. Am Gehäuse 22 ist ein elektronisches Steuerteil 28 befestigt. Auf den genauen Aufbau der Kraftstoff-Pumpeinrichtung 20 wird weiter unten im Detail eingegangen.

[0028] Die Kraftstoff-Pumpeinrichtung 20 fördert den Kraftstoff unter sehr hohem Druck in eine zu einem Hochdruckbereich gehörende Kraftstoff-Sammelleitung 30 ("rail"), in der der Kraftstoff unter sehr hohem Druck gespeichert ist. An diese sind mehrere Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 32 angeschlossen. Diese spritzen den Kraftstoff direkt in entsprechende Brennräume 34 der Brennkraftmaschine 12 ein. Der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 30 wird von einem Drucksensor 36 erfasst. Er liefert entsprechende Signale an ein Steuer- und Regelgerät 38. Von diesem führen wiederum Steuerleitungen zum elektronischen Steuerteil 28 der Kraftstoff-Pumpeinrichtung 20 und zum elektrischen Antriebsmotor 18, welcher die Kraftstoffpumpe 16 antreibt.

[0029] Die Kraftstoff-Pumpeinrichtung 20 ist wie folgt aufgebaut (Figur 2): Das Gehäuse 22 ist zweiteilig mit einem in Figur 2 linken Teil 40 und einem in Figur 2 rechten Teil 42. Das linke Gehäuseteil 40 ist blockartig ausgeführt und hat im Wesentlichen kreiszylindrische, scheibenartige Form. Koaxial zu seiner Längsachse 44 ist in Figur 2 von rechts in das linke Gehäuseteil 40 ein Sackloch 45 eingebracht. In dieses münden mehrere, über den Umfang verteilt angeordnete, radial verlaufende und nach außen offene Sacklöcher 46. In diesen befinden sich die Zylinder der Radialkolbenpumpe 26. In der Schnittebene von Figur 2 ist nur ein solcher Zylinder sichtbar. Die in radialer Richtung verlaufenden Sacklöcher 46 sind jeweils durch eine Öffnung 47 mit dem elektrischen Antriebsmotor 24 fluidisch verbunden. In den Öffnungen 47 ist jeweils ein Siebeinsatz 49 vorhanden.

[0030] In das Sackloch 45 sind zwei Wälzlager 48 bzw. 50 eingesetzt, durch welche eine Antriebswelle 52 gegenüber dem linken Gehäuseteil 40 reibungsarm gelagert ist. An dem stationären Teil des rechten Wälzlagers 50 ist zum elektrischen Antriebsmotor 24 hin ein Abdeckring 53 befestigt. Durch diesen wird das Wälzlager 50 vor Partikeln geschützt, welche im Betrieb vom elektrischen Antriebsmotor 24 herrühren können. Die Antriebswelle 52 weist einen in Einbaulage auf Höhe des Sacklochs 46 liegenden Exzenterabschnitt 54 auf. Auf diesen ist wiederum ein Hubring 56 aufgesetzt. Im Bereich eines Zylinders ist die äußere Mantelfläche des Hubrings 56 jeweils abgeflacht.

[0031] In das radial verlaufende Sackloch 46 eines Zylinders ist eine Laufbuchse 58 eingesetzt. In dieser ist wiederum ein Kolben 60 in radialer Richtung verschieblich aufgenommen. Am radial inneren Ende des Kolbens 60 ist ein Gleitschuh 62 befestigt. Dieser wird von einer Druckfeder 64, die sich an der Laufbuchse 58 abstützt, gegen den Hubring 56 beaufschlagt. In der äußeren, bereichsweise abgeflachten Mantelfläche des Hubrings 56 ist eine durchgehende Nut 66 vorhanden. Mit dieser steht eine Bohrung 68 im Gleitschuh 62 und eine koaxial im Kolben 60 verlaufende Bohrung 70 in Verbindung.

[0032] Die Bohrung 70 im Kolben 60 hat in ihrem radial äußeren Bereich einen größeren Durchmesser als im radial inneren Bereich. Im Übergang zwischen diesen beiden Bereichen ist eine schräge Übergangsfläche (ohne Bezugszeichen) vorhanden, welche einen Ventilsitz für eine Ventilkugel 72 eines Saugventils 74 bildet. Die Ventilkugel 72 ist aus einem keramischen Material hergestellt und wird von einer Druckfeder (ohne Bezugszeichen) gegen den Ventilsitz beaufschlagt. Zwischen dem Kolben 60 und einem das Sackloch 46 nach radial außen verschließenden Zylinderkopf 76 ist ein Arbeitsraum 78 vorhanden. Über ein als Flachsitzventil ausgebildetes Druckventil 80 kann der Arbeitsraum 78 mit einem im linken Gehäuseteil 40 vorhanden Auslasskanal 82 verbunden werden. Dieser führt weiter zur Kraftstoff-Sammelleitung 30.

[0033] Die Antriebswelle 52 der Radialkolbenpumpe 26 steht in Figur 2 nach rechts etwas über die Grenzfläche des linken Gehäuseteils 40 über und bildet hier eine Rotorwelle 84 eines Rotors 86 des elektrischen Antriebsmotors 24. Der Rotor 86 ist an der Rotorwelle 84 durch eine Schraube 88 befestigt und gegenüber dieser durch eine Sperrscheibe 90 drehfest gesichert. Der Rotor 86 hat Becherform. Auf seine radial äußere Mantelfläche sind Magnete 92 aufgebracht.

[0034] Das rechte Gehäuseteil 42 ist ebenfalls becherförmig. Es ist gegenüber dem linken Gehäuseteil 40 über einen O-Ring 93 abgedichtet. An seiner radial inneren Mantelfläche sind Wicklungen 94 des Antriebsmotors 24 befestigt. Der Innenraum des rechten Gehäuseteils 42 ist über einen nicht dargestellten Einlass mit der ersten Kraftstoffpumpe 16 verbunden.

[0035] In Figur 2 rechts vom rechten Gehäuseteil 42 befindet sich das elektrische Steuerteil 28. Dieses umfasst ein Gehäuse 96, in dem elektronische Komponenten 98 untergebracht sind, welche für die Ansteuerung der Wicklungen 94 des elektrischen Antriebsmotors 24 der Radialkolbenpumpe 26 erforderlich sind. Die elektronischen Komponenten 98 werden wiederum vom Steuer- und Regelgerät 38 angesteuert. Das Steuerteilgehäuse 96 ist am rechten Gehäuseteil 42 durch einen Schraubbolzen 100 befestigt. Dieser ist in zwei Hülsen 102 und 104 geführt, zwischen denen ein O-Ring 106 in Einbaulage verpresst ist. Die Länge der Hülsen 102 und 104 ist dabei so gewählt, dass der O-Ring 106 noch im Bereich des rechten Gehäuseteils 42 liegt. Der Innenraum des rechten Gehäuseteils 42 ist somit fluiddicht abgeschlossen.

[0036] Im Schraubbolzen 100 werden Stromleitungen 108 von den Wicklungen 94 zu den elektronischen Komponenten 98 geführt. Die Stromleitungen 108 sind ggf. am Schraubbolzen 100 angeschweißt oder verlötet. Zwischen dem Steuerteilgehäuse 96 und dem rechten Gehäuseteil 42 führt vom Schraubbolzen 100 in Form einer Nut außen auf dem Gehäuseteil 42 ein Entgasungskanal 110 radial nach außen. Durch diesen werden im Betrieb Gase, welche aus dem rechten Gehäuseteil 42 durch den O-Ring 106 hindurch gelangen, von den elektronischen Komponenten 98 ferngehalten und nach radial außen abgeleitet.

[0037] Im Betrieb wird der Kraftstoff von der ersten Kraftstoffpumpe 16 auf ungefähr 4 bis 6 bar verdichtet. Er gelangt mit diesem Druck in den Innenraum des rechten Gehäuseteils 42. Über die elektronischen Komponenten wird der elektrische Antriebsmotor 18 vom Steuer- und Regelgerät 38 in Drehung versetzt, wodurch auch die Antriebswelle 52 in eine Drehbewegung, der Hubring 56 in eine umlaufende Hubbewegung und die Kolben 60 in eine Hin- und Herbewegung versetzt werden. Der Kraftstoff durchströmt den Innenraum des rechten Gehäuseteils 42, kühlt dabei die Komponenten des Antriebsmotors 24 und auch jene der Leistungselektronik 98, und gelangt dann durch die Öffnungen 47, die Nut 66 im Hubring 56, und die Bohrungen 68 und 70 im Gleitschuh 62 und im Kolben 60 in den Arbeitsraum 78. Durch die Siebe 49 in den Öffnungen 47 werden Verunreinigung vom Arbeitsraum 78 ferngehalten. Vom Arbeitsraum 78 gelangt der Kraftstoff weiter über den Auslasskanal 82 zur Kraftstoff-Sammelleitung 30.

[0038] Die Kraftstoff-Pumpeinrichtung 20 wird folgendermaßen montiert: Zunächst wird das linke Gehäuseteil 40 mit den Komponenten der Radialkolbenpumpe 26 vormontiert. Der Rotor 86 des elektrischen Antriebsmotors 24 wird dabei bereits auf der Rotorwelle 84 befestigt. Gleichzeitig kann, ggf. in einem anderen Montagewerk, das rechte Gehäuseteil 42 mit den Wicklungen 94 vormontiert werden. Auch die Montage des Steuerteilgehäuses 96 und die Verbindung der Wicklungen 94 mit den elektronischen Komponenten 98 im Steuerteilgehäuse 96 ist hier möglich.

[0039] Dann erfolgt die Endmontage, bei der das rechte Gehäuseteil 42 mit den Wicklungen 94 über den Rotor 86 geschoben und am linken Gehäuseteil 40 befestigt wird. Auf diese Weise entsteht eine integrale und kompakte Einheit, welche die Radialkolbenpumpe 26 zur Erzeugung sehr hoher Förderdrücke, den hinzugehörigen elektrischen Antriebsmotor 24 zur Erzeugung hoher Drehzahlen, und das elektrische Steuerteil 28 zur Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotors 24 umfasst.

Ansprüche

1. Kraftstoff-Pumpeinrichtung (20) für ein Kraftstoffsystem (10) einer Brennkraftmaschine (12), insbesondere mit Direkteinspritzung, mit einer Kraftstoffpumpe (26) und einem mit dieser verbundenen elektrischen Antriebsmotor (24), dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffpumpe eine Radialkolbenpumpe (26) ist und der Antriebsmotor (24) und die Kraftstoffpumpe (26) eine Einheit mit einem gemeinsamen fluiddichten Gehäuse (22) bilden.

2. Kraftstoff-Pumpeinrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffpumpe (26) eine Antriebswelle (52) mit mindestens einem Lager (48, 50) umfasst, welche gleichzeitig eine Rotorwelle (84) des Antriebsmotors (24) bildet.

3. Kraftstoff-Pumpeinrichtung (20) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine, vorzugsweise fluiddichte, Abdeckung (53) vorhanden ist, durch welche das Lager (50) vor Partikeln geschützt wird, welche vom Antriebsmotor (24) kommen.

4. Kraftstoff-Pumpeinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Gehäuses (22) der aus der Kraftstoffpumpe (26) und dem Antriebsmotor (24) gebildeten Einheit vom Kraftstoff wenigstens im Bereich des Antriebsmotors (24) durchströmt wird.

5. Kraftstoff-Pumpeinrichtung (20) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsführung im Innenraum des Gehäuses (22) der aus der Kraftstoffpumpe (26) und dem Antriebsmotor (24) gebildeten Einheit so ausgebildet ist, dass der Kraftstoff zunächst den Antriebsmotor (24) wenigstens bereichsweise durchströmt und dann zur Kraftstoffpumpe (26) gelangt, und dass im Strömungsweg zwischen Antriebsmotor (24) und Kraftstoffpumpe (26) eine Filtereinrichtung, insbesondere ein Sieb (49), vorhanden ist.

6. Kraftstoff-Pumpeinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (52) der Kraftstoffpumpe (26) einen Exzenterabschnitt (54) aufweist und ein um den Exzenterabschnitt (54) herum angeordneter Hubring (56) und für jeden Kolben (60) ein mit dem Kolben (60) verbundener und am Hubring (56) anliegender Gleitschuh (62) vorhanden sind, wobei in der radial äußeren Umfangsfläche des Hubrings (56) eine durchgehende Nut (66) und im Gleitschuh (62) und im Kolben (60) ein radial verlaufender Kanal (68, 70) vorhanden sind.

7. Kraftstoff-Pumpeinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffpumpe (26) ein im Kolben (60) angeordnetes Saugventil (74) umfasst.

8. Kraftstoff-Pumpeinrichtung (20) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das Ventilelement (72) des Saugventils (74) aus einem keramischen Material hergestellt ist.

9. Kraftstoff-Pumpeinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein elektronisches Steuerteil (28) umfasst, welches den Antriebsmotor (24) ansteuert, mit einem Steuerteilgehäuse (96), welches an dem Gehäuse (22) der aus der Kraftstoffpumpe (26) und dem Antriebsmotor (24) gebildeten. Einheit mit mindestens einem Befestigungsmittel (100) befestigt ist.

10. Kraftstoff-Pumpeinrichtung (20) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (100) die Wand des Gehäuses (22) der aus der Kraftstoffpumpe (26) und dem Antriebsmotor (24) gebildeten Einheit durchdringt, und dass das Befestigungsmittel (100) gegenüber dem Gehäuse (22) der aus der Kraftstoffpumpe (26) und dem Antriebsmotor (24) gebildeten Einheit durch ein Dichtmittel (106) abgedichtet ist.

11. Kraftstoff-Pumpeinrichtung (20) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Leitungen (108), welche vom Steuerteil (28) zum Antriebsmotor (24) führen, mit dem Befestigungsmittel (100) verbunden sind.

12. Kraftstoff-Pumpeinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass vom Befestigungsmittel (100), vorzugsweise zwischen dem Steuerteilgehäuse (96) und dem Gehäuse (22) der aus der Kraftstoffpumpe (26) und dem Antriebsmotor (24) gebildeten Einheit, ein Entgasungskanal (110) nach außen führt.

13. Kraftstoff-Pumpeinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (22) der aus der Kraftstoffpumpe (26) und dem Antriebsmotor (24) gebildeten Einheit mindestens zwei Teile (40, 42) umfasst, welche fluiddicht miteinander verbunden sind, wobei zum einen Teil (40) die Kraftstoffpumpe (26) und ein mit der Antriebswelle (52) verbundener Rotor (86) und zu dem anderen Teil (42) der Stator (94) gehört.

14. Kraftstoffsystem (10) für eine Brennkraftmaschine (12), insbesondere mit Direkteinspritzung, mit einer ersten Kraftstoffpumpe (16), welche Kraftstoff zu einer Kraftstoff-Pumpeinrichtung (20) fördert, die eine zweite Kraftstoffpumpe (26) und einen mit dieser verbundenen elektrischen Antriebsmotor (24) umfasst, und mit einem Hochdruckbereich (30), in den die zweite Kraftstoffpumpe (26) fördert und an den mindestens eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (32) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kraftstoffpumpe eine Radialkolbenpumpe (26) ist und der Antriebsmotor (24) und die zweite Kraftstoffpumpe (26) eine Einheit mit einem gemeinsamen fluiddichten Gehäuse (22) bilden.

Claims

1. Fuel pumping device (20) for a fuel system (10) of an internal combustion engine (12), in particular with direct injection, with a fuel pump (26) and an electric drive motor (24) connected to the latter, characterized in that the fuel pump is a radial piston pump (26), and the drive motor (24) and the fuel pump (26) form a unit with a common fluid-tight housing (22).

2. Fuel pumping device (20) according to Claim 1, characterized in that the fuel pump (26) comprises a drive shaft (52) with at least one bearing (48, 50), the said drive shaft at the same time forming a rotor shaft (84) of the drive motor (24).

3. Fuel pumping device (20) according to Claim 2, characterized in that a preferably fluid-tight cover (53) is present, by means of which the bearing (50) is protected from particles which come from the drive motor (24).

4. Fuel pumping device (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel flows, at least in the region of the drive motor (24), through the inner space of the housing (24) of the unit formed from the fuel pump (26) and the drive motor (24).

5. Fuel pumping device (20) according to Claim 4,
characterized in that the flow routing in the inner space of the housing (22) of the unit formed from the fuel pump (26) and the drive motor (24) is designed such that the fuel first flows through the drive motor (24), at least in regions, and then arrives at the fuel pump (26), and in that a filter device, in particular a sieve (49), is present in the flow path between the drive motor (24) and fuel pump (26).

6. Fuel pumping device (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the drive shaft (52) of the fuel pump (26) has an eccentric portion (54), and a stroke ring (56) arranged around the eccentric portion (54) and, for each piston (60), a sliding shoe (62) connected to the piston (60) and bearing against the stroke ring (56) is present, a continuous groove (66) being present in the radially outer circumferential surface of the stroke ring (56), and a radially running duct (68, 70) being present in the sliding shoe (62) and in the piston (60).

7. Fuel pumping device (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel pump (26) comprises a suction valve (74) arranged in the piston (60).

8. Fuel pumping device (20) according to Claim 7, characterized in that at least the valve element (72) of the suction valve (74) is produced from a ceramic material.

9. Fuel pumping device (20) according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises an electronic control part (28) which activates the drive motor (24), with a control-part housing (96) which is fastened by at least one fastening means (100) to the housing (22) of the unit formed from the fuel pump (26) and the drive motor (24).

10. Fuel pumping device (20) according to Claim 9, characterized in that the fastening means (100) penetrates the wall of the housing (22) of the unit formed from the fuel pump (26) and the drive motor (24), and in that the fastening means (100) is sealed off by a sealing means (106) with respect to the housing (22) of the unit formed from the fuel pump (26) and the drive motor (24).

11. Fuel pumping device (20) according to Claim 10, characterized in that electrical lines (108) which lead from the control part (28) to the drive motor (24) are connected to the fastening means (100).

12. Fuel pumping device (20) according to either one of Claims 10 and 11, characterized in that a degassing duct (110) leads outwards from the fastening means (100), preferably between the control-part housing (96) and the housing (22) of the unit formed from the fuel pump (26) and the drive motor (24).

13. Fuel pumping device (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (22) of the unit formed from the fuel pump (26) and the drive motor (24) comprises at least two parts (40, 42) which are connected to one another in a fluid-tight manner, the fuel pump (26) and a rotor (86) connected to the drive shaft (42) belonging to one part (40), and the stator (94) belonging to the other part (42).

14. Fuel system (10) for an internal combustion engine (12), in particular with direct injection, with a first fuel pump (16) which conveys fuel to a fuel pumping device (20) which comprises a second fuel pump (26) and an electric drive motor (24) connected to the latter, and with a high-pressure region (30) into which the second fuel pump (26) conveys and to which at least one fuel injection device (32) is connected, characterized in that the second fuel pump is a radial piston pump (26), and the drive motor (24) and the second fuel pump (26) form a unit with a common fluid-tight housing (22).

Revendications

1. Ensemble de pompe à carburant (20) pour un système de carburant (10) d'un moteur à combustion interne (12), en particulier à injection directe, comprenant une pompe à carburant (26) et un moteur d'entraînement électrique (24) relié à celle-ci,
caractérisé en ce que
la pompe à carburant est une pompe à pistons radiaux (26) et le moteur d'entraînement (24) ainsi que la pompe à carburant (26) forment une unité avec un boîtier (22) commun étanche aux fluides.

2. Ensemble de pompe à carburant (20) selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
la pompe à carburant (26) comprend un arbre d'entraînement (52) avec au moins un palier (48, 50) qui forme en même temps un arbre de rotor (84) du moteur d'entraînement (24).

3. Ensemble de pompe à carburant (20) selon la revendication 2,
caractérisé en ce qu'
une protection (53), de préférence étanche aux fluides, est prévue afin de protéger le palier (50) contre des particules venant du moteur d'entraînement (24).

4. Ensemble de pompe à carburant (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
l'intérieur du boîtier (22) de l'unité composée de la pompe à carburant (26) et du moteur d'entraînement (24) est traversé par le carburant au moins dans la zone du moteur d'entraînement (24).

5. Ensemble de pompe à carburant (20) selon la revendication 4,
caractérisé en ce que
le guidage de l'écoulement à l'intérieur du boîtier (22) de l'unité composée de la pompe à carburant (26) et du moteur d'entraînement (24) est conçu de sorte que le carburant traverse d'abord le moteur d'entraînement (24), au moins en partie, puis arrive dans la pompe à carburant (26), et un dispositif de filtrage, en particulier un tamis (49), est prévu sur le trajet de l'écoulement entre le moteur d'entraînement (24) et la pompe à carburant (26).

6. Dispositif de pompe à carburant (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
l'arbre entraînement (52) de la pompe à carburant (26) présente un segment excentrique (54), avec un coussinet (56) autour du segment excentrique (54) ainsi qu'un patin (62) pour chaque piston (60) relié au piston (60) et appliqué contre le coussinet (56), une rainure continue (66) étant disposée dans la surface périphérique radialement extérieure du coussinet (56) et un canal (68), (70) s'étendant radialement dans le patin (62) et le piston (60).

7. Ensemble de pompe à carburant (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
la pompe à carburant (26) comprend une soupape d'aspiration (74) dans le piston (60).

8. Ensemble de pompe à carburant (20) selon la revendication 7,
caractérisé en ce qu'
au moins l'élément de soupape (72) de la soupape d'aspiration (74) est en un matériau céramique.

9. Ensemble de pompe à carburant (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'
un élément de commande électronique (28) commande le moteur d'entraînement (24), avec un boîtier d'élément de commande (96) fixé par au moins un moyen de fixation (100) au boîtier (22) de l'unité composée de la pompe à carburant (26) et du moteur d'entraînement (24).

10. Ensemble de pompe à carburant (20) selon la revendication 9,
caractérisé en ce que
le moyen de fixation (100) traverse la paroi du boîtier (22) de l'unité composée de la pompe à carburant (26) et du moteur d'entraînement (24), et le moyen de fixation (100) est étanché par un moyen d'étanchéité (106) par rapport au boîtier (22) de l'unité composée de la pompe à carburant (26) et du moteur d'entraînement (24).

11. Ensemble de pompe à carburant (20) selon la revendication 10,
caractérisé en ce que
des lignes électriques (108) entre l'élément de commande (28) et le moteur d'entraînement (24) sont reliées au moyen de fixation (100).

12. Ensemble de pompe à carburant (20) selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11,
caractérisé en ce qu'
un canal de dégazage (110) s'étend vers l'extérieur depuis le moyen de fixation (100), de préférence entre le boîtier d'élément de commande (96) et le boîtier (22) de l'unité composée de la pompe à carburant (26) et du moteur d'entraînement (24).

13. Ensemble de pompe à carburant (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
le boîtier (22) de l'unité composée de la pompe à carburant (26) et du moteur d'entraînement (24) comprend au moins deux parties (40, 42) reliées l'une à l'autre de manière étanche aux fluides, la pompe à carburant (26) et un rotor (86) relié à l'arbre d'entraînement (52) appartenant à une partie (40), et le stator (94) appartenant à l'autre partie (42).

14. Système de carburant (10) pour un moteur à combustion interne (12), en particulier à injection directe, avec une première pompe à carburant (16) qui refoule du carburant vers un ensemble de pompe à carburant (20) comprenant une deuxième pompe à carburant (26) et un moteur d'entraînement électrique (24) relié à celle-ci, et avec une zone de haute pression (30) dans laquelle la deuxième pompe à carburant (26) refoule le carburant et à laquelle est raccordé au moins un dispositif d'injection de carburant (32),
caractérisé en ce que
la deuxième pompe à carburant est une pompe à pistons radiaux (26) et le moteur d'entraînement (24) ainsi que la deuxième pompe à carburant (26) forment une unité avec un boîtier (22) commun étanche aux fluides.

Zeichnung