<EMI ID=1.1>
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpenanordnung zum Pumpen von Brennkraftstoff aus einem Tank in einen Hochdruckbehälter, wobei wenigstens ein aus Pumpenzylinder und Pumpenkolben bestehendes Pumpenelement vorgesehen ist, dessen Pumpenraum über ein Saugventil mit einer Kraftstoffzuführungsleitung und über ein Druckventil mit dem Hochdruckbehälter in Verbindung bringbar ist, und am Innenumfang des Pumpenzylinders eine Ringnut zur Aufnahme von zwischen Pumpenkolben und Pumpenzylinder abfliessenden Leckkraftstoffs angeordnet ist.
Derartige Hochdruckpumpenanordnungen werden beispielsweise in sogenannten "Common-Rail-Systemen" verwendet, in welchen die Hochdruckpumpe dazu dient, Brennkraftstoff aus einem Kraftstofftank in einen Hochdruckbehälter, das sogenannte Rail, zu pumpen,
wobei der Kraftstoff in dem Hochdruckbehälter unter einem ausreichenden Druck gehalten wird, um ein Einspritzen des Kraftstoffes in den Brennraum der Brennkraf maschine zu ermöglichen. Die Hochdruckpumpe stellt den im Rail gespeicherten Hochdruckkraftstoff für alle Betriebszustände des Motors bereit. Um einen raschen Motorstart zu ermöglichen, muss die maximale Fördermenge der Hochdruckpumpe deutlich über der vom Motor benötigten Volllastmenge liegen. Andererseits ist aber bei Teillast oder Leerlauf des Motors nur eine geringe Fördermenge der Hochdruckpumpe erforderlich. Die Regelung der Fördermenge der Hochdruckpumpe in das Rail erfolgt über eine elektronisch gesteuerte Zumesseinheit, die in Abhängigkeit vom Kraftstoffdruck im Rail die Zuflussmenge zur Hochdruckpumpe bestimmt.
Dies hat den Vorteil, dass nur die jeweils erforderliche Menge an Hochdruckkraftstoff in das Rail nachgeliefert wird und nicht ein Überschuss an Hochdruckkraftstoff erzeugt wird, der dann über ein Druckregelventil wieder entlastet und in den Tank zurückgeführt wird. Eine derartige Vorgangsweise wäre mit hohen Energieverlusten verbunden, die überdies zu einer übermässigen Erwärmung des Kraftstoffes führen würden.
Eine Erwärmung des Kraftstoffes ist bei Verwendung von Kraftstoff mit hoher Viskosität und hohem Anteil an abrasiv wirkenden Feststoffen, sogenanntem Schweröl, prinzipiell erwünscht, da zur Förderung und Einspritzung von Schweröl eine Erwärmung auf bis zu 150[deg.] erforderlich ist, um die notwendige Einspritzviskosität zu erreichen.
Bei Hochdruckpumpen herkömmlicher Art ist jedoch insbesondere bei der Verwendung von Schweröl eine Er a wärmung der Pumpenelemente in einem Ausmass zu beobachten, die auch bei kleinen Fördermengen zu unerwünscht hohen Temperaturen führen kann. Bei der vorliegenden Art der Regelung über eine gesteuerte Zumesseinheit des von der Hochdruckpumpe gelieferten Hochdruckkraftstoffes kommt es nämlich trotz der geringeren Verluste auch zu einer deutlichen Erwärmung der als Kolbenpumpen ausgebildeten Pumpeneinheiten. Dies liegt einerseits daran, dass das hochviskose Schweröl auf bis zu 150[deg.]C erwärmt werden muss, um gefördert und in genauer Bemessung eingespritzt werden zu können. Andrerseits entstehen durch den Pumpvorgang bei Drücken von bis zu 2000 bar Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsverluste durch Leckströme, die eine zusätzliche Erwärmung bewirken.
Die Pumpenelemente einer Hochdruckpumpe sind meist in Reihe angeordnet, wobei 2 bis 6 Zylinder nebeneinander üblich sind. Auch eine V- oder W-Anordnung in mehreren Reihen ist möglich. Dabei erhalten die von der Zumesseinheit weiter entfernten Pumpenelemente einen Niederdruckkraftstoff, der bereits einen oder mehrere Saugräume von Pumpenelementen durchspült hat und dabei entsprechend aufgewärmt wurde. Bei herkömmlichen Hochdruckpumpen wird nämlich der zwischen Pumpenkolben und Pumpenzylinder aus dem Pumpenraum nach unten durchleckende Kraftstoff in einer Ringnut gesammelt und durch eine Leckölbohrung in den Saugraum rückgeführt, wie es in Fig.2 gezeigt ist. Bei kleinen Zumessmengen und hoher Drehzahl des Motors sind die Leckmengen in der Grössenordnung der Zumessmengen und führen zu einer unerwünscht hohen und ungleichmässigen Erwärmung der Hochdruckpumpe.
Insbesondere die am weitesten von der KraftstoffZuführungsleitung positionierten Pumpenelemente werden dadurch am stärksten erwärmt. Damit wird die Förderleistung dieser Elemente reduziert und auch ihre Lebensdauer ungünstig beeinflusst.
Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, die oben beschriebenen Nachteile zu vermeiden und insbesondere die Kühlung der Hochdruckpumpe zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im Wesentlichen darin, dass die Ringnut mit einem Ablauf zur Rückführung des Leckkraftstoffes in den Tank in Verbindung steht. Erfindungsgemäss wird somit der aus dem Pumpenraum der einzelnen Pumpenelemente zwischen Pumpenkolben und Pumpenzylinder abfliessende Leckkraftstoff nicht in den Pumpenraum zurückgeführt, sondern gesondert in den Tank abgeführt.
Damit wird auch die dem Kraft , < stoff während des Pumpvorgangs zugeführte Energie abgeführt, welche im Kraftstoff nach dessen Entspannung als Wärmeenergie gespeichert ist. Mit Rücksicht auf die erheblichen Leckströme, welche bei der auf Grund des hohen Förderdrucks der Hochdruckpumpe von bis zu 2000 bar erfolgenden erheblichen elastischen Aufweitung des Pumpenzylinders zu beobachten sind, erfolgt durch die Abführung des Leckkraftstoffes in den Tank eine verbesserte Kühlung der Hochdruckpumpe, wodurch die Leistungsfähigkeit verbessert wird.
Die Kühlung der Pumpe kann noch verbessert werden, wenn überdies ein eigener Spülkreislauf für die Pumpenelemente wirksam wird und es ist daher bevorzugt vorgesehen, dass an den Pumpenzylinder ein mit der Ringnut in Verbindung stehender Spülkraftstoffzulauf angeschlossen ist,
welcher der Zufuhr von aus dem Tank geförderten Spülkraftstoff dient. Bei dieser Ausbildung wird die Ringnut, in welcher sich der Leckkraftstoff ansammelt, somit aktiv gespült und es erfolgt eine ständige Zuführung von aus dem Tank geförderten Kraftstoffes zur Ringnut. Dadurch wird der sich in der Ringnut ansammelnde aufgewärmte Leckkraftstoff kontinuierlich vom zugeführten Spülkraftstoff verdrängt und mit diesem wiederum in den Tank rückgeführt, sodass auch die im Leckkraftstoff gespeicherte Wärmeenergie abgeführt wird. Eine verbesserte Kühlung ergibt sich hierbei dadurch, dass, wie es einer bevorzugten Ausbildung entspricht, der Spülkraftstoffzulauf in einen am Aussenumfang des Pumpenzylinders angeordneten ringförmigen Spülraum mündet, der über eine Bohrung mit der Ringnut in Verbindung steht.
Durch das Vorsehen eines ringförmigen Spülraums, welcher den Pumpenzylinder umschliesst, wird eine zusätzliche für den Wärmeaustausch zwischen Spülkraftstoff und Pumpenzylinder wirksame Fläche geschaffen, wobei in dieser Hinsicht eine weitere Verbesserung stattfindet, wenn am Aussenumfang des Pumpenzylinders ein weiterer ringförmiger Spülrau angeordnet ist, an welchen der Ablauf angeschlossen ist und in welchen eine weitere, mit der Ringnut in Verbindung stehende Bohrung mündet.
Wie bereits erwähnt, sind üblicher Weise eine Mehrzahl von Pumpenelementen bevorzugt in Reihe angeordnet, wobei mit Vorteil in diesem Fall vorgesehen sein kann, das die Ringnuten der einzelnen Pumpenelemente mit einem gemeinsamen Spülkraftstoffzulauf verbunden sind.
Weiters kann die Ausbildung derart getroffen sein, dass die Spülräume in einer Mehrzahl von Pumpenelementen miteinander in Verbindung stehen.
Wie bereits erwähnt, ist das Problem einer unzulässigen Erwärmung der Pumpenelemente insbesondere bei kleinen Fördermengen zu beobachten, da hier im Verhältnis zur geförderten Kraftstoffmenge grössere Leckstrommengen zu beobachten sind.
Die Kühlung der Pumpenelemente, und insbesondere die Spülung der Ringnuten, in welchen sich der Leckkraftstoff ansammelt, soll daher insbesondere bei kleinen Fördermengen wirksam werden und es ist daher bevorzugt vorgesehen, dass der Spülkraftstoffzulauf und die zum Pumpenraum des Pumpenelements führende KraftstoffZuführungsleitung über eine gemeinsame Förderpumpe aus dem Tank mit Kraftstoff versorgt sind, wobei in die zum Pumpenraum des Pumpenelements führende KraftstoffZuführungsleitung zwischen der Förderpumpe und dem Pumpenraum eine elektronische Zumesseinheit eingeschaltet ist, wobei zwischen der Förderpumpe und der elektronischen Zumesseinheit ein Überströmventil angeschlossen ist, welches den Spülkraftstoffzulauf speist.
Dabei wird bei kleinen Fördermengen eine nahezu ebenso grosse Restmenge vom Überströmventil abgezweigt und dem Spülkreislauf zugeführt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigt Fig.1 den grundsätzlichen Aufbau einer Hochdruckpumpe für eine Common-Rail-Einspritzsystem von grossen Dieselmotoren, Fig.2 einen Schnitt gemäss der Linie II-II der Fig.1, Fig.3 eine schematische Darstellung der Hochdruckpumpenanordnung gemäss dem Stand der Technik, Fig.4 eine erste Ausbildung der erfindungsgemässen Hochdruckpumpenanordnung und Fig.5 eine zweite Ausbildung der erfindungsgemässen Hochdruckpumpenanordnung.
Bei der in Fig.1 und Fig.2 dargestellten Hochdruckpumpe ist eine vom Verbrennungsmotor angetriebene Nockenwelle 1 ersichtlich,
die in einem Pumpengehäuse 2 gelagert ist und über Rollenstössel 3 die Pumpenkolben 4 in den Pumpenzylindern 5 auf und ab bewegt. Der Kontakt zwischen Rollenstössel 3 und Nocken 1 wird durch Druckfedern 6 aufrecht erhalten. Beim Abwärtsgang des Pumpenkolbens 4 wird über ein Saugventil 7 die von der Zumesseinheit bestimmte Kraftstoffmenge angesaugt und anschliessend beim Aufwärtsgang über ein Druckventil 8 in das Rail gedrückt. Bei dieser Hochdruckpumpe wird der zwischen Pumpenkolben 4 und Pumpenzylinder 5 aus dem Pumpenraum 9 nach unten durchleckende
<EMI ID=5.1>
Kraftstoff in einer Ringnut 10 gesammelt und durch eine Leckölbohrung 11 in den Saugraum 12 rückgeführt, wie dies in Fig.1 und Fig.2 gezeigt ist.
Bei kleinen Zumessmengen und hoher Drehzahl des Motors sind die Leckmengen in der Grössenordnung der Zumessmengen und führen zu einer unerwünscht hohen und ungleichmässigen Erwärmung der Hochdruckpumpe. Insbesondere die am weitesten von der Kraftstoffzuführungsleitung 13 positionierten Pumpenelemente werden dadurch am stärksten erwärmt.
Die schematische Darstellung gemäss Fig.3 zeigt den Kraftstoffweg vom Tank 15 bis zum Rail 16 am Beispiel einer Hochdruckpumpe mit zwei Pumpenelementen 14. In dieser Darstellung sind von den Pumpenelementen 14 nur Teilbereiche und die sie umgebenden vom Pumpenzylinder 5 und Pumpengehäuse gebildeten Saugbzw. Spülräume skizziert.
Der Kraftstoff wird vom Tank 15 über ein Vorfilter 17 von der Kraftstoffvorförderpumpe 18 (Innenzahnradpumpe) angesaugt und über ein Feinfilter 19 zu einer elektronisch gesteuerten Zumesseinheit 20 geleitet.
In Abhängigkeit vom Druck im Rail 16 regelt die Zumesseinheit 20 die von der Hochdruckpumpe angesaugte und anschliessend unter hohem Druck in das Rail 16 gelieferte Kraftstoff enge. Bei niedriger Motorlast oder Last Null im Schubbetrieb schliesst die Zumesseinheit 20 die Zuführungsleitung 13 zur Hochdruckpumpe fast oder gänzlich ab. In diesem Fall öffnet das Überströmventil 21 und lässt die von der Förderpumpe 18 gelieferte Kraftstoff enge in den Tank 15 zurückfliessen. Ein Überdruckventil 22 an der Förderpumpe 18 dient der zusätzlichen Sicherung gegen zu hohen Druck. Auch für den Fall der Nullförderung der Hochdruckpumpe könnte sich in der Leitung 13 zwischen dem Saugraum 12 der Hochdruckpumpe und der Zumesseinheit 20 durch Undichtheiten der Zumesseinheit 20 bzw. durch Leckströme aus den Pumpenelementen 14 ein Druck aufbauen.
Dies wird durch die Nullförderdrossel 23 verhindert, die einen genau bemessenen Abfluss von Leckkraftstoff aus diesem Leitungsabschnitt 13 zum Tank 15 gewährleistet.
Der in die Saugräume 12 der einzelnen Pumpenelemente 14 eingebrachte Kraftstoff wird jeweils beim Abwärtsgang des Pumpenkolbens 4 über das Saugventil 7 in den Pumpenraum 9 angesaugt. Bei Teilförderung enthält der Pumpenraum 9 nur teilweise Kraftstoff, das übrige Volumen wird durch Gasblasen aufgefüllt. Beim Aufwärtsgang des Pumpenkolbens 4 werden zuerst allfällige
Gasblasen verdichtet und danach wird der Kraftstoff über das Druckventil 8 mit hohem Druck in das Rail 16 gepresst. Dabei gelangt Leckkraftstoff aus dem Pumpenraum 9 entlang der Dichtstrecke zwischen Pumpenkolben 4 und Pumpenzylinder 5 nach unten zu einer Ringnut 10 und über eine Leckölrückführbohrung 11 zurück in den Saugraum 12.
Auf Grund des hohen Förderdruckes der Hochdruckpumpe bis zu 2000 bar kommt es zu einer erheblichen elastischen Aufweitung des Pumpenzylinders 5 während der Förderung, damit zu einer deutlichen Vergrösserung des Dichtspaltes und zu erheblichen Leckströmen. Der Pumpvorgang führt dem Kraftstoff Energie zu, die auch für eine zusätzliche Erwärmung des Leckkraftstoffs bei seiner Entspannung massgeblich ist. Diese Vorgänge verursachen eine Erwärmung der Pumpenelemente 14, die auch bei kleinen Fördermengen zu unerwünscht hohen und von Element zu Element unterschiedlichen Temperaturen führen kann.
In Fig.4 ist eine Anordnung dargestellt, welche eine verbesserte Kühlung zur Folge hat.
Das Überströmventil 21 weist hier einen Auslass auf, der über die Drossel 24 und einen Spülkraftstoffzulauf 25 in einen zwischen Pumpenzylinder 5 und Gehäuse angeordneten Ringraum 26 mündet. Dieser Ringraum 26 wird als Spülraum bezeichnet und ist über O-Ringe 27 und 28, die in Ringnuten des Pumpenzylinders 5 sitzen, nach oben und unten abgedichtet. Über eine Leckölbohrung 29 ist die das Lecköl sammelnde Ringnut 10 an der Innenseite des Pumpenzylinders 5 mit dem Spülraum 26 verbunden. Weiters sind die Spülräume 26 der einzelnen Elemente 14 über Querbohrungen 30 im Pumpengehäuse miteinander verbunden. Vom Spülraum 26 des letzten, also äussersten Pumpenelementes 14 führt ein Ablauf 31 zurück zum Tank 15.
Durch diese Anordnung ist der Spülkraftstoff zum Kühlen der Pumpenelemente 14 einsetzbar und nimmt überdies den Leckkraftstoff auf, was eine Aufheizung der Hochdruckpumpe vermeiden hilft. Besonders bei mittleren oder kleinen Fördermengen ist die Gefahr der Aufheizung gegeben. Deshalb ist die Auslegung des Überströmventils 21 derart getroffen, dass es dann den Weg zu den Spülräumen 26 öffnet, wenn die Zumesseinheit 20 teilweise oder gänzlich schliesst - also bei kleinen Fördermengen - und dadurch der Druck zwischen Zumesseinheit 20 und Förderpumpe 18 ansteigt .
Die Drossel kann entweder im Zulauf als Drossel 24 zwischen Überströmventil 21 und Spülraum 26 oder als Drossel 32 in der
Leitung zwischen Spülraum 26 und Tank 15 angeordnet sein.
Eine weitere Anordnung zur Vermeidung der beschriebenen Nachteile ist in Fig.5 dargestellt.
Es sind hier insgesamt drei Ringräume 12,26,33 um die Pumpenzylinder 5 der Hochdruckpumpe angeordnet, die durch O-Ringe 27,28,34 gegeneinander und nach aussen hin abgedichtet sind. Der oberste Ringraum 12 ist wie in den vorher beschriebenen Ausführungen der Saugraum, in welchen die auf Hochdruck zu bringende Kraftstoffmenge von der Zumesseinheit 20 zugeteilt wird. Darunter befindet sich der Zulaufspülraum 26, der über die Drossel 24 vom Überströmventil 21 mit Kraftstoff versorgt wird. Durch eine Spülbohrung 29 gelangt der Kraftstoff in die Ringnut 10 an der Innenkontur des Pumpenzylinders 5, die auch den Leckkraftstoff sammelt, der vom Pumpenraum 9 nach unten strömt. Eine weitere Bohrung 35 im Pumpenzylinder stellt die Verbindung von der Ringnut 10 zum Ablaufspülraum 33 dar, der den Pumpenzylinder 5 im unteren Bereich umgibt.
Aus dem Ablaufspülraum 33 führt eine Ableitung 31 zu einer Sammelleitung 36, die den Spül- und Leckkraftstoff zurück in den Tank 15 leitet. Die Zulaufspülräume 26 und der Pumpenzylinder 3 sind durch Querbohrungen 30 oder Kanäle im Pumpengehäuse miteinander verbunden. Ebenso ist es möglich, dass auch die Ablaufspülräume 33 innerhalb des Pumpengehäuses durch Querbohrungen oder Kanäle miteinander verbunden sind.
Auch bei der Anordnung gemäss Fig.5 kann die Drossel entweder im Zulauf 25 als Drossel 24 zwischen Überströmventil 21 und Spülraum 26 oder als Drossel 32 in der Leitung 36 zwischen Ablaufspülraum 33 und Tank 15 angeordnet sein.
Der Vorteil der Variante gemäss Fig.5 liegt darin,
dass der Leckkraftstoff eines jeden Pumpenelements 14 direkt in den Ablaufspülraum 33 gebracht wird und deshalb nicht eine Erwärmung der im Spülstrom abwärts liegenden Pumpenelemente 14 verursachen kann. Ausserdem wird durch die Trennung von Zulauf und Ablauf im Spülstrom die Kühlung der Pumpenelemente 14 verbessert.
Auf diese Weise kommt in beiden erfindungsgemässen Varianten der überschüssig von der Kraftstoff orförderpumpe 18 gelieferte Kraftstoff der Kühlung der Pumpenzylinder 5 zugute. Durch die Dimensionierung der Drossel 24 bzw. 32 kann die Spülmenge festgelegt werden. Das Überströmventil 21 weist einen zweiten Ablauf auf, der über eine Leitung 37 eine Entlastung in den Tank 15 ermöglicht. Auch in diesem Ablauf 37 kann eine Drossel vorgesehen
<EMI ID=8.1>
sein, mit welcher das Verhältnis von Spülmenge zu Entlastungsmenge beeinflusst wird.
Das Überströmventil 21 kann überdies so ausgeführt sein, dass mit steigendem Druck zuerst der Weg in die Spülleitung 25 geöffnet wird und später bei höherem Druck der Weg in die Entlastungsleitung 37 zum Tank.
<EMI ID = 1.1>
The invention relates to a high-pressure pump assembly for pumping fuel from a tank in a high-pressure vessel, wherein at least one of pump cylinder and pump piston existing pump element is provided, the pump chamber can be brought via a suction valve with a fuel supply line and via a pressure valve with the high-pressure vessel in combination, and on Inner circumference of the pump cylinder is arranged an annular groove for receiving leak between the pump piston and the pump cylinder leak fuel.
Such high-pressure pump arrangements are used, for example, in so-called "common-rail systems" in which the high-pressure pump serves to pump fuel from a fuel tank into a high-pressure vessel, the so-called rail.
wherein the fuel in the high-pressure vessel is maintained under a sufficient pressure to allow injection of the fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine. The high pressure pump provides the high pressure fuel stored in the rail for all operating conditions of the engine. In order to allow a quick engine start, the maximum flow rate of the high pressure pump must be well above the full load required by the engine. On the other hand, however, only a small flow rate of the high pressure pump is required at part load or idling of the engine. The regulation of the flow rate of the high-pressure pump in the rail via an electronically controlled metering unit, which determines the inflow to the high-pressure pump in dependence on the fuel pressure in the rail.
This has the advantage that only the respectively required amount of high-pressure fuel is replenished in the rail and not an excess of high pressure fuel is generated, which is then relieved via a pressure control valve and returned to the tank. Such an approach would be associated with high energy losses, which would also lead to excessive heating of the fuel.
A heating of the fuel is in principle desirable when using fuel with high viscosity and high proportion of abrasive solids, so-called heavy oil, since the promotion and injection of heavy oil heating up to 150 ° is required to the necessary injection viscosity to reach.
In high-pressure pumps of conventional type, however, especially in the use of heavy oil, it is to observe a heating of the pump elements to an extent that can lead to undesirably high temperatures, even at low flow rates. In the present type of control via a controlled metering unit of the high-pressure fuel supplied by the high-pressure pump, in spite of the lower losses, a significant heating of the pump units designed as piston pumps occurs. On the one hand, this is due to the fact that the highly viscous heavy oil must be heated up to 150 ° C in order to be conveyed and injected in exact dimensions. On the other hand, due to the pumping process at pressures of up to 2000 bar, flow velocities and flow losses occur due to leakage currents, which cause additional heating.
The pump elements of a high pressure pump are usually arranged in series, with 2 to 6 cylinders side by side usual. A V or W arrangement in several rows is possible. In this case, the pump elements further away from the metering unit receive a low-pressure fuel, which has already flushed through one or more suction chambers of pump elements and was warmed up accordingly. Namely, in conventional high-pressure pumps, the fuel leaking down from the pump room down between the pump piston and the pump cylinder is collected in an annular groove and returned to the suction space through a leak oil hole, as shown in FIG. At small Zumessmengen and high speed of the engine, the leakage quantities in the order of magnitude of the Zumessmengen and lead to an undesirably high and uneven heating of the high-pressure pump.
In particular, the pump elements furthest from the fuel supply line are thereby heated the most. This reduces the delivery rate of these elements and also adversely affects their service life.
The present invention therefore aims to avoid the disadvantages described above and in particular to improve the cooling of the high-pressure pump.
To solve this problem, the invention consists essentially in that the annular groove is in communication with a drain for returning the leak fuel into the tank. According to the invention, therefore, the leaked from the pump chamber of the individual pump elements between the pump piston and the pump cylinder leak fuel is not returned to the pump room, but discharged separately into the tank.
Thus, the energy supplied to the force during the pumping process is dissipated, which is stored in the fuel after its relaxation as heat energy. With regard to the significant leakage currents, which are observed in the due to the high discharge pressure of the high pressure pump of up to 2000 bar significant elastic expansion of the pump cylinder, carried by the discharge of the fuel leakage in the tank improved cooling of the high-pressure pump, whereby the performance is improved.
The cooling of the pump can be further improved if, moreover, a separate flushing circuit for the pump elements is effective and it is therefore preferably provided that connected to the pump cylinder is connected to the annular groove in connection flushing fuel inlet,
which serves to supply rinsing fuel delivered from the tank. In this embodiment, the annular groove in which the leak fuel accumulates, thus actively flushed and there is a constant supply of fuel delivered from the tank to the annular groove. As a result, the warmed-up leak fuel accumulating in the annular groove is continuously displaced by the supplied rinsing fuel and, in turn, returned to the tank, so that the heat energy stored in the leak fuel is dissipated. An improved cooling results from the fact that, as it corresponds to a preferred embodiment, the Spülkraftstoffzulauf opens into a arranged on the outer circumference of the pump cylinder annular Spülraum, which communicates via a bore with the annular groove.
By providing an annular Spülraums, which encloses the pump cylinder, an additional effective for the heat exchange between Spülkraftstoff and pump cylinder surface is created, in this regard, a further improvement takes place when on the outer circumference of the pump cylinder, a further annular Spülrau is arranged, to which the Drain is connected and in which another, communicating with the annular groove hole opens.
As already mentioned, a plurality of pump elements are usually arranged in a row, it being possible with advantage in this case for the annular grooves of the individual pump elements to be connected to a common flushing fuel inlet.
Furthermore, the design can be made such that the flushing spaces in a plurality of pump elements are in communication with each other.
As already mentioned, the problem of an inadmissible heating of the pump elements, in particular in the case of small flow rates, can be observed, since larger amounts of leakage current are observed here in relation to the amount of fuel delivered.
The cooling of the pump elements, and in particular the flushing of the annular grooves, in which accumulates the fuel leakage should therefore be effective especially for small flow rates and it is therefore preferably provided that the Spülkraftstoffzulauf and leading to the pump chamber of the pump element fuel supply line via a common feed pump the tank are supplied with fuel, wherein in the leading to the pump chamber of the pump element fuel supply line between the feed pump and the pump chamber, an electronic metering unit is connected, between the feed pump and the electronic metering unit, a spill valve is connected, which feeds the purge fuel feed.
In this case, a small amount of almost equally large residual amount is diverted from the spill valve and supplied to the purge cycle at low flow rates.
The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawing. 1 shows the basic structure of a high pressure pump for a common rail injection system of large diesel engines, Figure 2 is a section along the line II-II of Figure 1, Figure 3 is a schematic representation of the high pressure pump assembly according to the prior FIG. 4 shows a first embodiment of the high-pressure pump arrangement according to the invention, and FIG. 5 shows a second embodiment of the high-pressure pump arrangement according to the invention.
In the high-pressure pump shown in FIG. 1 and FIG. 2, a camshaft 1 driven by the internal combustion engine can be seen,
which is mounted in a pump housing 2 and via roller tappet 3, the pump piston 4 in the pump cylinders 5 moves up and down. The contact between the roller tappet 3 and cam 1 is maintained by compression springs 6. During the downward movement of the pump piston 4, the quantity of fuel determined by the metering unit is sucked in via a suction valve 7 and subsequently pressed into the rail via a pressure valve 8 during the upward gear. In this high-pressure pump, the between pump piston 4 and pump cylinder 5 from the pump chamber 9 down by leaking
<EMI ID = 5.1>
Fuel collected in an annular groove 10 and recycled through a leakage oil hole 11 in the suction chamber 12, as shown in Fig.1 and Fig.2.
At small Zumessmengen and high speed of the engine, the leakage quantities in the order of magnitude of the Zumessmengen and lead to an undesirably high and uneven heating of the high-pressure pump. In particular, the pump elements furthest from the fuel supply line 13 are thereby heated the most.
The schematic representation of Figure 3 shows the fuel path from the tank 15 to the rail 16 using the example of a high-pressure pump with two pump elements 14. In this illustration, only partial areas of the pump elements 14 and the surrounding of the pump cylinder 5 and pump housing Saugbzw. Washrooms sketched.
The fuel is sucked from the tank 15 via a pre-filter 17 from the fuel feed pump 18 (internal gear pump) and passed through a fine filter 19 to an electronically controlled metering unit 20.
Depending on the pressure in the rail 16, the metering unit 20 controls the sucked by the high pressure pump and then delivered under high pressure in the rail 16 close fuel. At low engine load or load zero in overrun operation, the metering unit 20 closes the supply line 13 to the high-pressure pump almost or completely. In this case, the overflow valve 21 opens and allows the fuel supplied by the feed pump 18 to flow back tightly into the tank 15. A pressure relief valve 22 on the feed pump 18 serves to provide additional protection against excessive pressure. Even in the case of zero delivery of the high-pressure pump, pressure could build up in the line 13 between the suction chamber 12 of the high-pressure pump and the metering unit 20 due to leaks in the metering unit 20 or due to leakage currents from the pump elements 14.
This is prevented by the zero-feed throttle 23, which ensures a precisely metered outflow of leak fuel from this line section 13 to the tank 15.
The introduced into the suction chambers 12 of the individual pump elements 14 fuel is sucked in each case during the downward movement of the pump piston 4 via the suction valve 7 into the pump chamber 9. For partial delivery of the pump chamber 9 contains only partial fuel, the remaining volume is filled by gas bubbles. When you move up the pump piston 4 are first possible
Compresses gas bubbles and then the fuel is pressed through the pressure valve 8 with high pressure in the rail 16. In this case, leak fuel from the pump chamber 9 passes along the sealing section between the pump piston 4 and the pump cylinder 5 down to an annular groove 10 and via a leakage oil return bore 11 back into the suction chamber 12th
Due to the high delivery pressure of the high pressure pump up to 2000 bar, there is a considerable elastic expansion of the pump cylinder 5 during the promotion, thus to a significant increase in the sealing gap and significant leakage currents. The pumping process supplies energy to the fuel, which is also decisive for additional heating of the leak fuel during its relaxation. These processes cause a heating of the pump elements 14, which can lead to undesirably high and element-to-element temperatures even at low flow rates.
4 shows an arrangement which results in improved cooling.
The overflow valve 21 here has an outlet which opens via the throttle 24 and a Spülkraftstoffzulauf 25 in an arranged between the pump cylinder 5 and housing annulus 26. This annular space 26 is referred to as Spülraum and is sealed via O-rings 27 and 28, which sit in annular grooves of the pump cylinder 5, up and down. Via a leakage oil bore 29, the leakage oil collecting annular groove 10 is connected to the inside of the pump cylinder 5 with the washing compartment 26. Furthermore, the flushing chambers 26 of the individual elements 14 are connected to each other via transverse bores 30 in the pump housing. From the washing chamber 26 of the last, ie the outermost pump element 14, an outlet 31 leads back to the tank 15.
By this arrangement, the purge fuel for cooling the pump elements 14 can be used and also takes on the fuel leakage, which helps prevent heating of the high-pressure pump. Especially with medium or small flow rates, the risk of heating is given. Therefore, the design of the spill valve 21 is made such that it then opens the way to the washing compartments 26 when the metering unit 20 partially or completely closes - ie at low flow rates - and thereby the pressure between metering unit 20 and feed pump 18 increases.
The throttle can either be in the inlet as a throttle 24 between spill valve 21 and flushing chamber 26 or as a throttle 32 in the
Line between Spülraum 26 and tank 15 may be arranged.
Another arrangement for avoiding the disadvantages described is shown in Figure 5.
There are here a total of three annular spaces 12,26,33 arranged around the pump cylinder 5 of the high-pressure pump, which are sealed by O-rings 27,28,34 against each other and to the outside. The uppermost annular space 12 is, as in the previously described embodiments, the suction space in which the amount of fuel to be delivered to high pressure is allocated by the metering unit 20. Below this is the Zulaufspülraum 26, which is supplied via the throttle 24 from the spill valve 21 with fuel. Through a flushing bore 29 of the fuel enters the annular groove 10 on the inner contour of the pump cylinder 5, which also collects the fuel leakage, which flows from the pump chamber 9 down. Another bore 35 in the pump cylinder represents the connection from the annular groove 10 to the drain rinsing chamber 33, which surrounds the pump cylinder 5 in the lower region.
From the drain rinsing chamber 33, a discharge line 31 leads to a collecting line 36, which directs the rinsing and leaking fuel back into the tank 15. The Zulaufspülräume 26 and the pump cylinder 3 are interconnected by transverse bores 30 or channels in the pump housing. It is also possible that the Ablaufspülräume 33 are connected to each other within the pump housing by transverse bores or channels.
Also in the arrangement according to Figure 5, the throttle can be arranged either in the inlet 25 as a throttle 24 between spill valve 21 and flushing chamber 26 or as a throttle 32 in the conduit 36 between the drainage space 33 and tank 15.
The advantage of the variant according to FIG. 5 is that
the leaking fuel of each pumping element 14 is brought directly into the drainage flushing space 33 and therefore can not cause heating of the pumping elements 14 located downstream in the flushing flow. In addition, the cooling of the pump elements 14 is improved by the separation of inlet and outlet in the purge stream.
In this way, in both variants of the invention, the excess fuel delivered by the fuel pump 18 benefits the cooling of the pump cylinder 5. By dimensioning the throttle 24 or 32, the flushing quantity can be set. The overflow valve 21 has a second outlet, which enables a discharge into the tank 15 via a line 37. Also in this sequence 37, a throttle may be provided
<EMI ID = 8.1>
be, with which the ratio of flushing amount to discharge amount is affected.
The spill valve 21 may also be designed so that with increasing pressure first the way into the purge line 25 is opened and later at higher pressure the way into the discharge line 37 to the tank.