DE102012223920A1 - Rotary piston pump e.g. high-pressure pump for conveying fluid e.g. fuel to internal combustion engine, has an actuator for variable control and/or regulation of bypass channel, to integrate routable volume flow of fluid into channel - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationskolbenpumpe gemäß Anspruch 1, ein Hochdruckeinspritzsystem gemäß Anspruch 9 und ein Verfahren zum Betreiben eines Hochdruckeinspritzsystems gemäß Anspruch 14.The present invention relates to a rotary piston pump according to claim 1, a high-pressure injection system according to
Stand der TechnikState of the art
Rotationskolbenpumpen mit Elektromotor werden für die verschiedensten technischen Anwendungen zum Fördern eines Fluides eingesetzt. Beispielsweise dienen Vorförderpumpen als Kraftstoffpumpen zum Fördern von Kraftstoff zu einer Hochdruckpumpe. Rotary piston pumps with electric motor are used for various technical applications for pumping a fluid. For example, prefeed pumps serve as fuel pumps for conveying fuel to a high-pressure pump.
In Hochdruckeinspritzsystemen werden dabei als Vorförderpumpen auch Gerotorpumpen mit einem Innenzahnrad und einem exzentrisch dazu gelagerten Außenzahnrad eingesetzt. Die Gerotorpumpen weisen dabei einen Zuströmkanal auf, der in einem Zuströmarbeitsraum mündet, um das zu fördernde Fluid in den Zuströmarbeitsraum einzuleiten und weist einen Abströmkanal auf, welcher in einen Abströmarbeitsraum mündet, um das zu fördernde Fluid aus dem Abströmarbeitsraum auszuleiten. Der Zuströmarbeitsraum stellt damit eine Saugseite eines Arbeitsraumes der Gerotorpumpe dar und der Abströmarbeitsraum stellt eine Druckseite des Arbeitsraumes dar. In high-pressure injection systems, gerotor pumps with an internal gear and an eccentrically mounted external gear are used as prefeed pumps. In this case, the gerotor pumps have an inflow channel which opens into an inflow working space to introduce the fluid to be conveyed into the inflow working space and has an outflow channel which opens into an outflow working space to discharge the fluid to be conveyed from the outflow working space. The Zuströmarbeitsraum thus represents a suction side of a working space of the gerotor pump and the Abströmarbeitsraum represents a pressure side of the working space.
In Hochdruckeinspritzsystemen mit einer Hochdruckpumpe und einer elektrischen Vorförderpumpe als Gerotorpumpe ist es dabei bekannt, dass der Kraftstoff von der Vorförderpumpe in einen Schmierraum der Hochdruckpumpe eingeleitet wird und einem Einlasskanal der Hochdruckpumpe zugeführt wird. Die Steuerung und/oder Regelung der von der Hochdruckpumpe geförderten Menge an Kraftstoff erfolgt dabei durch eine Zumesseinheit. Darüber hinaus ist es bekannt, die Fördermenge der Hochdruckpumpe ohne eine Zumesseinheit zu steuern und oder zu regeln. Hierbei handelt es sich um eine elektrische Vorförderpumpe deren Förderleistung steuerbar und/oder regelbar ist. Dabei wird wiederum der Kraftstoff von der Vorförderpumpe von einem Kraftstofftank dem Schmierraum und dem Einlasskanal der Hochdruckpumpe zugeführt. Eine derartige Regelung der von der Hochdruckpumpe geförderten Menge an Kraftstoff ohne eine Zumesseinheit wird als Feed Pump Control (FPC) bezeichnet. In high-pressure injection systems with a high-pressure pump and an electric prefeed pump as a gerotor pump, it is known that the fuel is introduced from the prefeed pump into a lubricating space of the high-pressure pump and fed to an inlet channel of the high-pressure pump. The control and / or regulation of the amount of fuel delivered by the high-pressure pump takes place through a metering unit. Moreover, it is known to control the flow rate of the high pressure pump without a metering unit and or regulate. This is an electric prefeed pump whose capacity is controllable and / or regulated. In this case, in turn, the fuel is supplied by the prefeed pump from a fuel tank to the lubricating space and the inlet channel of the high-pressure pump. Such control of the amount of fuel delivered by the high pressure pump without a metering unit is referred to as Feed Pump Control (FPC).
Aus der
Aus der
Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Erfindungsgemäße Rotationskolbenpumpe, insbesondere Zahnradpumpe, zum Fördern eines Fluides, umfassend wenigstens ein Laufrad mit Förderelementen, von dem um eine Rotationsachse eine Rotationsbewegung ausführbar ist, einen an dem Laufrad vorhandenen Arbeitsraum, der in einen Zuströmarbeitsraum und in einen Abströmarbeitsraum unterteilt ist, einen in den Zuströmarbeitsraum mündenden Zuströmkanal zum Einleiten des zu fördernden Fluides in den Zuströmarbeitsraum und einen ersten Abströmkanal und zweiten Abströmkanal als getrennt in den Abströmarbeitsraum mündende Abströmkanäle zum Ableiten des zu fördernden Fluides aus dem Abströmarbeitsraum, einen Bypasskanal von dem ersten Abströmkanal zu dem Zuströmkanal, vorzugsweise ein Gehäuse, wobei, in den Bypasskanal ein Stellorgan zur veränderbaren Steuerung und/oder Regelung des durch den Bypasskanal leitbaren Volumenstromes an Fluid integriert ist. In vorteilhafter Weise kann dadurch der durch den Bypasskanal geleitete Volumenstrom an Fluid verändert und an unterschiedliche Betriebszustände angepasst werden. Dadurch ist eine flexible Verwendung des Bypasskanales möglich. Inventive rotary piston pump, in particular gear pump, for conveying a fluid, comprising at least one impeller with conveying elements, of which a rotational movement about a rotational axis is executable, a present on the impeller working space, which is divided into an inflow working space and in a Abströmarbeitsraum, one in the Zuströmarbeitsraum opening inflow channel for introducing the fluid to be conveyed into the Zuströmarbeitsraum and a first outflow and second outflow as separate in the Abströmarbeitsraum outflow channels for deriving the fluid to be pumped from the Abströmarbeitsraum, a bypass channel from the first outflow to the inflow channel, preferably a housing, wherein in which an actuator for variable control and / or regulation of the volume flow through the bypass channel is integrated into the bypass channel. In an advantageous manner, the volume flow of fluid conducted through the bypass channel can thereby be changed and adapted to different operating states. As a result, a flexible use of the bypass channel is possible.
Zweckmäßig weist die Rotationskolbenpumpe von nur einem Abströmkanal einen Bypasskanal zu dem Zuströmkanal auf. Suitably, the rotary piston pump of only one outflow on a bypass channel to the inflow channel.
Insbesondere ist mit dem Stellorgan der durch das Stellorgan leitbare Volumenstrom an Fluid bei einer identischen Druckdifferenz für das Fluid an dem Stellorgan, insbesondere die Strömungsquerschnittsfläche für das Fluid durch das Stellorgan, veränderbar, vorzugsweise stufenlos veränderbar. An dem Stellorgan der Rotationskolbenpump oder des Hochdruckeinspritzsystems tritt in Strömungsrichtung des Fluides durch den Bypasskanal eine Druckdifferenz auf und in Strömungsrichtung des Fluides ist vor dem Stellorgan ein höherer Druck vorhanden als nach dem Stellorgan. Bei einer identischen Druckdifferenz an dem Stellorgan kann durch eine Veränderung des Stellorganes ein unterschiedlicher Volumenstrom an Fluid durch das Stellorgan und damit durch den Bypasskanal geleitet werden. Insbesondere ist die Druckdifferenz an dem Stellorgan um so größer, je größer die Förderleistung und/oder die Drehzahl der Rotationskolbenpumpe ist und umgekehrt.In particular, variable with the actuator of the controllable by the actuator volume flow of fluid at an identical pressure difference for the fluid on the actuator, in particular the flow cross-sectional area for the fluid through the actuator, changeable, preferably continuously variable. At the actuator of the rotary piston pump or the high-pressure injection system, a pressure difference occurs in the flow direction of the fluid through the bypass channel and in the flow direction of the fluid before the actuator, a higher pressure than after the actuator. With an identical pressure difference on the actuator can be passed through a change of the actuator, a different volume flow of fluid through the actuator and thus through the bypass channel. In particular, the larger the delivery rate and / or the rotational speed of the rotary piston pump, the greater is the pressure difference across the actuator, and vice versa.
In einer weiteren Ausgestaltung ist mit dem Stellorgan die Strömungsquerschnittsfläche in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter steuerbar und/oder regelbar und/oder das Stellorgan ist dahingehend ausgebildet, dass je größer die Drehzahl des wenigstens einen Laufrades ist, desto kleiner ist der durch das Stellorgan leitbare Volumenstrom an Fluid bei einer identischen Druckdifferenz für das Fluid an dem Stellorgan, insbesondere desto kleiner ist die Strömungsquerschnittsfläche für das Fluid durch das Stellorgan, und umgekehrt.In a further embodiment, the flow cross-sectional area can be controlled and / or regulated as a function of at least one parameter with the actuator, and / or the actuator is designed such that the greater the rotational speed of the at least one impeller, the smaller the volume flow that can be conducted by the actuator on fluid at an identical pressure difference for the fluid on the actuator, in particular the smaller the flow cross-sectional area for the fluid through the actuator, and vice versa.
In einer ergänzenden Ausführungsform ist das Stellorgan ein Ventil mit einem Ventilschieber und einem, vorzugsweise elektrisch oder pneumatisch betätigbaren Aktuator, zum Bewegen des Ventilschiebers. Der elektrisch oder pneumatisch betätigbare Aktuator ist beispielsweise ein Elektromagnet oder ein mit Druckluft betriebener Kolben zum Bewegen des Ventilschieber.In a supplementary embodiment, the actuator is a valve with a valve spool and a, preferably electrically or pneumatically actuated actuator for moving the valve spool. The electrically or pneumatically actuated actuator is, for example, an electromagnet or a piston operated by compressed air for moving the valve slide.
Vorzugsweise ist das Stellorgan ein Fliehkraftschieber mit einer Fliehkraftwelle.Preferably, the actuator is a centrifugal valve with a centrifugal shaft.
In einer Variante ist die Fliehkraftwelle mit dem Laufrad verbunden, so dass der Parameter die Drehzahl des Laufrades ist. Der Fliehkraftschieber ist dabei insbesondere dahingehend ausgebildet, dass je größer die Drehzahl der Fliehkraftwelle bzw. die Drehzahl des Laufrades ist, desto kleiner ist der durch das Stellorgan leitbare Volumenstrom an Fluid bei einer identischen Druckdifferenz für das Fluid an dem Stellorgan, insbesondere desto kleiner ist die Strömungsquerschnittsfläche für das Fluid durch das Stellorgan. In one variant, the centrifugal shaft is connected to the impeller, so that the parameter is the speed of the impeller. The centrifugal valve is in particular designed to the effect that the greater the speed of the centrifugal shaft or the rotational speed of the impeller, the smaller is the controllable by the actuator volume flow of fluid at an identical pressure difference for the fluid to the actuator, in particular the smaller the Flow cross-sectional area for the fluid through the actuator.
Zweckmäßig ist das Stellorgan ein volumenstromgeführtes Schieberventil mit einem Schieberkolben und einem, insbesondere in den Schieberkolben integrierten, Schieberkanal und vorzugsweise bildet der Schieberkanal den zweiten Abströmkanal. Insbesondere ist das Schieberventil dahingehend ausgebildet, dass je größer der Druck in dem zweiten Abströmkanal ist, desto kleiner ist der durch das Stellorgan leitbare Volumenstrom an Fluid bei einer identischen Druckdifferenz für das Fluid an dem Stellorgan, insbesondere desto kleiner ist die Strömungsquerschnittsfläche für das Fluid durch das Stellorgan, d. h. durch den Bypasskanal. Suitably, the actuator is a volumetric flow-guided slide valve with a spool and a, in particular integrated in the spool, slide channel and preferably the slide channel forms the second outflow channel. In particular, the slide valve is designed such that the larger the pressure in the second outflow channel, the smaller is the volume flow of fluid through the actuator at an identical pressure difference for the fluid on the actuator, in particular the smaller the flow cross-sectional area for the fluid the actuator, d. H. through the bypass channel.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Rotationskolbenpumpe eine Zahnradpumpe, vorzugsweise Innenzahnradpumpe, insbesondere Gerotorpumpe, und/oder die Rotationskolbenpumpe umfasst einen Elektromotor zum Antrieb der Rotationskolbenpumpe, insbesondere ist der Elektromotor in die Rotationskolbenpumpe, insbesondere die Zahnradpumpe, integriert, insbesondere indem ein Rotor des Elektromotors ein Laufrad bildet, vorzugsweise indem Permanentmagnete in das Laufrad eingebaut sind.In a further embodiment, the rotary piston pump is a gear pump, preferably internal gear pump, in particular gerotor pump, and / or the rotary piston pump comprises an electric motor for driving the rotary piston pump, in particular the electric motor is integrated into the rotary piston pump, in particular the gear pump, in particular by a rotor of the electric motor Impeller forms, preferably by permanent magnets are installed in the impeller.
Erfindungsgemäßes Hochdruckeinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Hochdruckpumpe, ein Hochdruck-Rail, eine Vorförderpumpe zum Fördern von Kraftstoff von einem Kraftstofftank durch eine ersten Kraftstoffleitung zu einem Einlasskanal der Hochdruckpumpe und durch eine zweite Kraftstoffleitung zu einem Schmierraum der Hochdruckpumpe und die Vorförderpumpe wenigstens ein Laufrad mit Förderelementen, von dem um eine Rotationsachse eine Rotationsbewegung ausführbar ist, einen an dem Laufrad vorhandenen Arbeitsraum, der in einen Zuströmarbeitsraum und in einen Abströmarbeitsraum unterteilt ist, einen in den Zuströmarbeitsraum mündenden Zuströmkanal zum Einleiten des zu fördernden Fluides in den Zuströmarbeitsraum, einen ersten Abströmkanal und einen zweiten Abströmkanal als zwei getrennte in den Abströmarbeitsraum mündende Abströmkanäle umfasst und der erste Abströmkanal in die erste Kraftstoffleitung mündet und der zweite Abströmkanal in die zweite Kraftstoffleitung mündet, einen Bypasskanal von dem ersten Abströmkanal und/oder der ersten Kraftstoffleitung zu dem Zuströmkanal und/oder einer Kraftstoffleitung von dem Kraftstofftank zu dem Zuströmkanal, wobei in den Bypasskanal ein Stellorgan zur veränderbaren Steuerung und/oder Regelung des durch den Bypasskanal leitbaren Volumenstromes an Kraftstoff integriert ist. Mit dem Stellorgan kann das Leiten von Kraftstoff durch den Bypasskanal an unterschiedliche Betriebszustände des Hochdruckeinspritzsystemes bzw. des Verbrennungsmotors angepasst werden. Insbesondere ist bei einer veränderbaren Steuerung und/oder Regelung des durch den Bypasskanal leitbaren Volumenstromes an Fluid oder Kraftstoff bei einer identischen Druckdifferenz an dem Stellorgan ein unterschiedlicher bzw. veränderter Volumenstrom an Fluid oder Kraftstoff durch das Stellorgan leitbar oder wird geleitet.Inventive high-pressure injection system for an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle, comprising a high-pressure pump, a high-pressure rail, a prefeed pump for conveying fuel from a fuel tank through a first fuel line to an inlet channel of the high pressure pump and through a second fuel line to a lubrication chamber of the high pressure pump and the Prefetch pump at least one impeller with conveying elements, of which a rotational axis about a rotational movement is executable, an existing on the impeller working space, which is divided into a Zuströmarbeitsraum and in a Abströmarbeitsraum, opening into the Zuströmarbeitsraum inflow channel for introducing the fluid to be conveyed in the Zuströmarbeitsraum comprising a first outflow channel and a second outflow channel as two separate outflow channels opening into the outflow working space and the first outflow channel discharges into the first fuel line and d he second outflow channel opens into the second fuel line, a bypass channel from the first outflow channel and / or the first fuel line to the inflow channel and / or a fuel line from the fuel tank to the inflow channel, wherein in the bypass channel an actuator for variable control and / or regulation of is integrated by the bypass channel conductive volume flow of fuel. With the actuator, the passage of fuel through the bypass channel to different operating conditions of the high-pressure injection system and the internal combustion engine can be adjusted. In particular, in a variable control and / or regulation of the by the Bypass channel conductive volume flow of fluid or fuel at an identical pressure difference across the actuator a different or modified volume flow of fluid or fuel by the actuator or can be conducted.
Insbesondere ist mit dem Stellorgan die Strömungsquerschnittsfläche für den Kraftstoff durch das Stellorgan veränderbar, insbesondere stufenlos veränderbar, und/oder das Stellorgan, insbesondere die Strömungsquerschnittsfläche für den Kraftstoff durch das Stellorgan, ist dahingehend gesteuert und/oder geregelt, dass je größer der durch den ersten Abströmkanal geleitete Volumenstrom an Kraftstoff und/oder je größer die Drehzahl eines Laufrades, insbesondere Zahnrades, der Vorförderpumpe ist, desto kleiner ist der durch das Stellorgan leitbar Volumenstrom an Kraftstoff bezüglich einer identische Druckdifferenz an dem Stellorgan, insbesondere desto kleiner ist die Strömungsquerschnittsfläche für den Kraftstoff durch das Stellorgan, und umgekehrt und/oder die Vorförderpumpe ist als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Rotationskolbenpumpe ausgebildet und/oder mit dem Hochdruckeinspritzsystem ist ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar. Bei einem maximal erforderlichen Volumenstrom an Kraftstoff für die Hochdruckpumpe bzw. den Einlasskanal der Hochdruckpumpe ist das Stellorgan vollständig geschlossen, so dass dadurch der gesamte durch den ersten Abströmkanal geförderte Volumenstrom an Kraftstoff der Hochdruckpumpe zur Verfügung steht. Dadurch ist bei einem Betrieb der Vorförderpumpe zum Fördern des maximalen Volumenstromes an Kraftstoff für die Hochdruckpumpe nur diejenige Drehzahl der Vorförderpumpe erforderlich, um diesen Volumenstrom durch den ersten Abströmkanal zu fördern. Bei dieser Drehzahl der Vorförderpumpe zum Fördern des maximalen Volumenstromes an Kraftstoff durch den ersten Abströmkanal zu der Hochdruckpumpe steht auch ein ausreichender Volumenstrom an dem zweiten Abströmkanal für den Schmierraum zur Verfügung. Erfordert der Verbrennungsmotor bzw. die Hochdruckpumpe einen kleineren als den maximalen Volumenstrom kann die Drehzahl der Vorförderpumpe reduziert werden und gleichzeitig wird das Stellorgan geöffnet, so dass dadurch auch Kraftstoff durch den Bypasskanal strömt. Ein Öffnen des Stellorganes ist vorzugsweise erforderlich, damit die Vorförderpumpe in einem Drehzahlbereich betrieben wird, bei welcher ein ausreichender Volumenstrom an Kraftstoff durch den zweiten Abströmkanal und dadurch den Schmierraum geleitet wird und gleichzeitig zu der Hochdruckpumpe ein kleiner Volumenstrom an Kraftstoff gefördert wird, da der durch den Bypasskanal geleitete Volumenstrom an Kraftstoff nicht zu der Hochdruckpumpe gefördert wird.In particular, with the actuator, the flow cross-sectional area for the fuel by the actuator variable, in particular continuously variable, and / or the actuator, in particular the flow cross-sectional area for the fuel by the actuator is controlled and / or regulated so that the larger of the first Outflow channel guided volume flow of fuel and / or the greater the speed of an impeller, in particular gear, the prefeed pump, the smaller is the controllable by the actuator volumetric flow of fuel with respect to an identical pressure difference on the actuator, in particular the smaller the flow cross-sectional area for the fuel by the actuator, and vice versa and / or the prefeed pump is designed as a rotary piston pump described in this patent application and / or with the high-pressure injection system is described in this patent application process feasible. At a maximum required volume flow of fuel for the high-pressure pump and the inlet channel of the high-pressure pump, the actuator is completely closed, so that thereby the entire funded by the first outflow volume flow of fuel of the high-pressure pump is available. As a result, during operation of the prefeed pump for conveying the maximum volume flow of fuel for the high-pressure pump, only that rotational speed of the prefeed pump is required in order to convey this volume flow through the first outflow channel. At this speed of the prefeed pump for conveying the maximum volume flow of fuel through the first outflow channel to the high-pressure pump is also a sufficient volume flow at the second outflow channel for the lubricating space available. If the internal combustion engine or the high-pressure pump requires less than the maximum volume flow, the speed of the prefeed pump can be reduced and, at the same time, the actuator is opened so that fuel also flows through the bypass channel. An opening of the actuator is preferably required so that the feed pump is operated in a speed range in which a sufficient volume flow of fuel through the second outflow channel and thereby the lubricating space is passed and at the same time a small volume flow of fuel is conveyed to the high pressure pump, as by the bypass channel guided volume flow of fuel is not promoted to the high-pressure pump.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Stellorgan ein Ventil mit einem Ventilschieber und einem, vorzugsweise elektrisch oder pneumatisch betätigbaren Aktuator, zum Bewegen des Ventilschiebers.In a further embodiment, the actuator is a valve with a valve spool and a, preferably electrically or pneumatically actuated actuator for moving the valve spool.
In einer ergänzenden Variante ist das Stellorgan ein Fliehkraftschieber mit einer Fliehkraftwelle und vorzugsweise ist die Fliehkraftwelle mit dem Laufrad der Vorförderpumpe verbunden, so dass der durch den Bypasskanal leitbare Volumenstrom an Kraftstoff in Abhängigkeit von der Drehzahl des Laufrades der Vorförderpumpe steuerbar und/oder regelbar ist.In a supplementary variant, the actuator is a centrifugal slide with a centrifugal shaft and preferably the centrifugal shaft is connected to the impeller of the prefeed pump, so that the controllable through the bypass passage volume flow of fuel in dependence on the speed of the impeller of the prefeed pump is controllable and / or regulated.
In einer weiteren Variante ist das Stellorgan ein volumenstromgeführtes Schieberventil mit einem Schieberkolben, einem elastischen Ventilelement, insbesondere einer Ventilfeder, und einem, insbesondere in den Schieberkolben integrierten, Schieberkanal und vorzugsweise bildet der Schieberkanal den zweiten Abströmkanal und/oder die zweite Kraftstoffleitung.In a further variant, the actuator is a volumetric flow-guided slide valve with a slide piston, an elastic valve element, in particular a valve spring, and a, in particular in the spool integrated slide channel and preferably the slide channel forms the second outflow channel and / or the second fuel line.
Erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Hochdruckeinspritzsystems, insbesondere eines in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Hochdruckeinspritzsystems, mit den Schritten: Fördern von Kraftstoff mit einer Vorförderpumpe aus einem Kraftstofftank durch einen Zuströmarbeitsraum, durch einen Abströmarbeitsraum und durch einen ersten Abströmkanal aus dem Abströmarbeitsraum und durch eine erste Kraftstoffleitung zu einer Einlassöffnung einer Hochdruckpumpe, Fördern von Kraftstoff mit der Vorförderpumpe aus dem Kraftstofftank durch den Zuströmarbeitsraum, durch den Abströmarbeitsraum und durch einen zweiten Abströmkanal aus dem Abströmarbeitsraum und durch eine zweite Kraftstoffleitung zu einem Schmierraum der Hochdruckpumpe, Leiten von Kraftstoff durch einen Bypasskanal von dem ersten Abströmkanal und/oder der ersten Kraftstoffleitung zu dem Zuströmkanal und/oder zu einer Kraftstoffleitung von dem Kraftstofftank in den Zuströmarbeitsraum, wobei mit einem Stellorgan der durch den Bypasskanal geleitete Volumenstrom an Kraftstoff gesteuert und/oder geregelt wird.Method according to the invention for operating a high-pressure injection system, in particular a high-pressure injection system described in this patent application, comprising the steps of: conveying fuel with a prefeed pump from a fuel tank through an inflow working space, through an outflow working space and through a first outflow channel from the outflow working space and through a first fuel line to one Inlet opening of a high-pressure pump, conveying fuel with the prefeed pump from the fuel tank through the Zuströmarbeitsraum, through the Abströmarbeitsraum and through a second outflow channel from the Abströmarbeitsraum and through a second fuel line to a lubrication chamber of the high pressure pump, passing fuel through a bypass passage from the first outflow channel and / or the first fuel line to the inflow channel and / or to a fuel line from the fuel tank in the Zuströmarbeitsraum, wherein with a Stell organ of the guided through the bypass channel volume flow of fuel is controlled and / or regulated.
Zweckmäßig wird der Kraftstoff durch den ersten und zweiten Abströmkanal getrennt aus dem Abströmarbeitsraum abgeleitet.Suitably, the fuel is separated from the Abströmarbeitsraum separated by the first and second discharge channel.
In einer weiteren Ausgestaltung wird der Volumenstrom gesteuert und/oder geregelt, indem in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter der Volumenstrom, insbesondere die Strömungsquerschnittsfläche für den Kraftstoff, an dem Stellorgan verändert wird, insbesondere ist der wenigstens eine Parameter die Drehzahl eines Laufrades der Vorförderpumpe und/oder der durch den ersten Abströmkanal strömende Volumenstrom an Kraftstoff und/oder der durch den zweiten Abströmkanal strömende Volumenstrom an Kraftstoff und/oder die Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder das von dem Verbrennungsmotor angeforderte Drehmoment und/oder der durch einen Einlasskanal der Hochdruckpumpe angeforderte und/oder tatsächliche Volumenstrom an Kraftstoff und/oder der Kraftstoff wird mit einer Zahnradpumpe, insbesondere Gerotorpumpe, als Vorförderpumpe gefördert und/oder je größer die Drehzahl des Laufrades der Vorförderpumpe und/oder je größer der durch den ersten Abströmkanal strömende Volumenstrom an Kraftstoff ist, desto kleiner ist die Strömungsquerschnittsfläche für den Kraftstoff an dem Stellorgan und umgekehrt, insbesondere ist die Drehzahl des Laufrades der Vorförderpumpe und/oder der durch den ersten Abströmkanal strömende Volumenstrom an Kraftstoff indirekt proportional zu der durch das Stellorgan geleiteten Volumenstrom an Kraftstoff bezüglich einer identischen Druckdifferenz des Kraftstoffes an dem Stellorgan, insbesondere indirekt proportional zu der Strömungsquerschnittsfläche für den Kraftstoff an dem Stellorgan. Bei einer Ausbildung des Stellorganes als Ventil mit einem elektrisch betriebenen Ventilschieber kann das Ventil in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter gesteuert und/oder geregelt werden. Bei einer Ausbildung des Stellorganes als Ventil mit dem Ventilschieber wird beispielsweise der durch den ersten und zweiten Abströmkanal strömende Volumenstrom an Kraftstoff erfasst und ferner wird der durch den Einlasskanal der Hochdruckpumpe angeforderte und/oder tatsächliche Volumenstrom an Kraftstoff ermittelt. Bei einem maximalen Volumenstrom an Kraftstoff durch den Einlasskanal der Hochdruckpumpe ist das Stellorgan vollständig geschlossen, so dass der gesamte durch den ersten Abströmkanal strömende Volumenstrom an Kraftstoff der Hochdruckpumpe zur Verfügung steht. Ist an dem Einlasskanal der Hochdruckpumpe ein geringer als der maximale Volumenstrom an Kraftstoff erforderlich, bleibt das Stellorgan als Ventil mit dem Ventilschieber solange vollständig geschlossen bis zu einem Absinken des erforderlichen Volumenstromes an Kraftstoff für den Einlasskanal bei welchem aufgrund der reduzierten Drehzahl der Vorförderpumpe der minimal erforderliche Volumenstrom an Kraftstoff an dem zweiten Abströmkanal für den Schmierraum auftritt. Bei einem weiteren Absinken des angeforderten oder tatsächlichen Volumenstromes des Kraftstoffes an dem Einlasskanal der Hochdruckpumpe wird die Drehzahl der Vorförderpumpe auf denjenigen Drehzahlbereich gehalten, welcher erforderlich ist, um den minimal erforderliche Volumenstrom an Kraftstoff für den Schmierraum zur Verfügung zu stellen und bei einem weiteren Absinken des erforderlichen Volumenstromes an Kraftstoff für die Hochdruckpumpe wird das Stellorgan als Ventil mit dem Ventilschieber weiter geöffnet, so dass dadurch einerseits der durch den Einlasskanal für die Hochdruckpumpe geförderte Volumenstrom an Kraftstoff weiter absinkt und trotzdem aufgrund der konstanten Drehzahl der Vorförderpumpe weiterhin für den Schmierraum der Hochdruckpumpe der minimale Volumenstrom an Kraftstoff zur Schmierung und Kühlung des Schmierraumes zur Verfügung steht. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die erforderliche Energie für die elektrische Vorförderpumpe minimiert bzw. optimiert werden. Eine derartige Steuerung und/oder Regelung des Stellorganes wird vorzugsweise von einer Steuerelektronik als Motorelektronik für den Verbrennungsmotor ausgeführt, so dass weitere Parameter mit berücksichtigt werden können, z. B. ein unterschiedlicher minimaler Volumenstrom an durch den Schmierraum geleiteter Kraftstoff, da bei einer höheren Drehzahl und/oder Temperatur des Verbrennungsmotors eine größerer minimaler (minimal erforderlicher) Volumenstrom an Kraftstoff durch den Schmierraum erforderlich ist als bei einer niedrigen Drehzahl und/oder Temperatur des Verbrennungsmotors.In a further embodiment, the volume flow is controlled and / or regulated by changing the volume flow, in particular the flow cross-sectional area for the fuel, on the actuator in dependence on at least one parameter, in particular the at least one parameter is the rotational speed of an impeller of the prefeed pump and / or the volume flow of fuel flowing through the first outflow channel and / or or the volumetric flow of fuel flowing through the second outflow channel and / or the rotational speed of the internal combustion engine and / or the torque requested by the internal combustion engine and / or the required and / or actual volume flow of fuel and / or the fuel through an inlet channel of the high-pressure pump a gear pump, in particular a gerotor pump, is conveyed as a prefeed pump and / or the greater the rotational speed of the impeller of the prefeed pump and / or the greater the volume flow of fuel flowing through the first outflow channel, the smaller the flow cross-sectional area for the fuel on the actuator and vice versa, In particular, the rotational speed of the impeller of the prefeed pump and / or the volume flow of fuel flowing through the first outflow channel is indirectly proportional to the volume flow of fuel passed through the actuator with respect to an identical pressure difference of the fuel at the Stellorg on, in particular indirectly proportional to the flow cross-sectional area for the fuel to the actuator. In one embodiment of the actuator as a valve with an electrically operated valve slide, the valve can be controlled and / or regulated as a function of at least one parameter. In an embodiment of the actuator as a valve with the valve slide, for example, the volume flow of fuel flowing through the first and second outflow ducts is detected and, furthermore, the volume flow of fuel requested by the inlet duct of the high-pressure pump and / or actual. At a maximum volume flow of fuel through the inlet channel of the high-pressure pump, the actuator is completely closed, so that the entire flowing through the first outflow volume flow of fuel of the high-pressure pump is available. If a lower than the maximum volume flow of fuel is required at the inlet channel of the high pressure pump, the actuator as valve with the valve spool remains fully closed until the required volume flow of fuel for the inlet channel at which the minimum required due to the reduced speed of the feed pump Volume flow of fuel at the second outflow channel for the lubricant space occurs. In a further decrease in the required or actual volume flow of the fuel at the inlet channel of the high-pressure pump, the speed of the prefeed pump is maintained at that speed range, which is required to provide the minimum required volume flow of fuel for the lubricating space and a further decrease in the required volume flow of fuel for the high-pressure pump, the actuator is further opened as a valve with the valve spool, so that on the one hand by the inlet channel for the high-pressure pump pumped volume flow of fuel continues to fall and still due to the constant speed of the feed pump for the lubricating space of the high-pressure pump minimum volume flow of fuel is available for lubrication and cooling of the lubrication space. As a result, the required energy for the electric prefeed pump can be minimized or optimized in an advantageous manner. Such control and / or regulation of the actuator is preferably carried out by an electronic control system as engine electronics for the internal combustion engine, so that other parameters can be taken into account, for. B. a different minimum flow of fuel passed through the lubricant space, since at a higher speed and / or temperature of the engine, a larger minimum (minimum required) volume flow of fuel through the lubricant space is required as at a low speed and / or temperature of the engine ,
Insbesondere besteht in jeder Stellung des wenigstens einen Laufrades mit den Förderelementen im Wesentlichen keine fluidleitende Verbindung zwischen den beiden Abströmkanälen durch den Abströmarbeitsraum. Zwischen den beiden Abströmkanälen besteht somit im Wesentlichen keine fluidleitende Verbindung durch den Abströmarbeitsraum. Dies wird insbesondere durch eine Geometrie bzw. einen Abstand der beiden Abströmkanäle zur Verfügung gestellt, so dass ständig wenigstens ein Förderelement des Laufrades innerhalb des Abströmarbeitsraumes einen Abströmkanal von dem anderen Abströmkanal abdichtet. Druckstöße an einem Abströmkanal gelangen dadurch nicht in den anderen Abströmkanal. In particular, in each position of the at least one impeller with the conveying elements substantially no fluid-conducting connection between the two outflow channels through the Abströmarbeitsraum. There is thus essentially no fluid-conducting connection between the two outflow channels through the outflow working space. This is made available in particular by a geometry or a distance of the two outflow channels, so that at least one delivery element of the impeller constantly seals within the outflow working space an outflow channel from the other outflow channel. Pressure surges on one outflow channel do not reach the other outflow channel.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Förderelemente Zähne eines Zahnrades.In a further embodiment, the conveying elements are teeth of a toothed wheel.
Vorzugsweise umfasst die Innenzahnradpumpe ein Innenzahnrad mit einem Innenzahnring und ein Außenzahnrad mit einem Außenzahnring, wobei die Zähne des Innenzahnringes mit den Zähnen des Außenzahnringes ineinander kämmen und der Arbeitsraum zwischen Innenzahnrad und dem Außenzahnrad ausgebildet ist.Preferably, the internal gear pump comprises an internal gear having an internal gear and an external gear having an external gear, wherein the teeth of the internal gear mesh with the teeth of the external gear and the working space is formed between the internal gear and the external gear.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist das Innenzahnrad exzentrisch zu dem Außenzahnrad gelagert. In an additional embodiment, the internal gear is mounted eccentrically to the external gear.
In einer Variante ist die Menge, insbesondere das Volumen, des durch die beiden Abströmkanäle geförderten Fluides je Umdrehung des wenigstens einen Laufrades unterschiedlich, insbesondere ist die durch den ersten Abströmkanal geleitete Menge des Fluides größer als die durch den zweiten Abströmkanal geleitete Menge des Fluides. Von der Rotationskolbenpumpe können somit unterschiedliche Volumenströme an dem ersten Abströmkanal und an dem zweiten Abströmkanal der beiden getrennten Abströmkanäle zur Verfügung gestellt werden. Die Rotationskolbenpumpe kann dadurch zwei getrennte Volumenströme mit einem unterschiedlichen Volumenstrom wie zwei unterschiedlichen Rotationskolbenpumpen mit einer unterschiedlichen Förderleistung zur Verfügung stellen. In one variant, the amount, in particular the volume, of the fluid conveyed through the two outflow passages varies per revolution of the at least one impeller, in particular the amount of fluid conducted through the first outflow passage is greater than the quantity of fluid passed through the second outflow passage. From the rotary piston pump thus different volume flows at the first outflow channel and at the second outflow of the two separate outflow channels are provided. The rotary piston pump can thereby provide two separate volume flows with a different volume flow as two different rotary piston pumps with a different flow rate available.
Insbesondere ist die Förderleistung der Rotationskolbenpumpe, vorzugsweise mit integriertem Elektromotor, steuerbar und/oder regelbar, insbesondere indem die Leistung und/oder Drehzahl des Elektromotors steuerbar und/oder regelbar ist.In particular, the delivery rate of the rotary piston pump, preferably with an integrated electric motor, can be controlled and / or regulated, in particular by the power and / or rotational speed of the electric motor being controllable and / or controllable.
In einer ergänzenden Variante besteht im Wesentlichen keine fluidleitende Verbindung zwischen der ersten Kraftstoffleitung und der zweiten Kraftstoffleitung. Drückstöße in dem Schmierraum gelangen dadurch nicht zu dem Einlassventil der Hochdruckpumpe und auch bei Druckstößen innerhalb des Schmierraumes aufgrund der oszillierenden Bewegung des Kolbens der Hochdruckpumpe ist dadurch die Funktion der Hochdruckpumpe an dem Einlassventil der Hochdruckpumpe nicht eingeschränkt. Die Rotationskolbenpumpe ist dabei dahingehend ausgebildet, dass in jeder Stellung des Laufrades der Rotationskolbenpumpe im Wesentlichen keine fluidleitende Verbindung zwischen den beiden Abströmkanälen durch den Abströmarbeitsraum der Rotationskolbenpumpe besteht. Insbesondere die Zahnräder der Gerotorpumpe trennen dabei ständig den Abströmarbeitsraum an dem ersten Abströmkanal von dem Abströmarbeitsraum an dem zweiten Abströmkanal ab. In a supplementary variant, there is essentially no fluid-conducting connection between the first fuel line and the second fuel line. Pressure surges in the lubricating space thereby do not reach the inlet valve of the high-pressure pump and even in the case of pressure surges within the lubricating space due to the oscillating movement of the piston of the high-pressure pump, the function of the high-pressure pump at the inlet valve of the high-pressure pump is not restricted. The rotary piston pump is designed such that in any position of the impeller of the rotary piston pump there is substantially no fluid-conducting connection between the two outflow channels through the Abströmarbeitsraum the rotary piston pump. In particular, the gears of the gerotor pump constantly separate the Abströmarbeitsraum at the first outflow from the Abströmarbeitsraum at the second outflow from.
Der Bypasskanal verbindet den ersten Abströmkanal bzw. die ersten Kraftstoffleitung mit dem Zuströmkanal. In bestimmten Betriebszuständen des Verbrennungsmotors in dem Kraftfahrzeug, z. B. bei einer Bergabfahrt des Kraftfahrzeuges, ist es erforderlich, dass durch die erste Kraftstoffleitung zu dem Einlassventil der Hochdruckpumpe kein Kraftstoff gefördert wird, weil bei einer Begabfahrt an dem Verbrennungsmotor kein Kraftstoff erforderlich ist und trotzdem eine Schmierung der Hochdruckpumpe erforderlich ist aufgrund der Bewegung der sich bewegenden Teile in der Hochdruckpumpe. Mittels des Bypasskanales kann der durch den ersten Abströmkanal geförderte Kraftstoff wieder dem Zuströmkanal zugeführt werden, so dass dadurch kein Kraftstoff zu dem Einlassventil der Hochdruckpumpe gelangt und trotzdem durch den zweiten Abströmkanal Kraftstoff durch den Schmierraum geleitet wird und mittels des Stellorganes kann der durch den Bypasskanal geleitete Volumenstrom an Kraftstoff gesteuert und/oder geregelt werden.The bypass channel connects the first outflow channel or the first fuel line with the inflow channel. In certain operating conditions of the internal combustion engine in the motor vehicle, for. As in a downhill of the motor vehicle, it is necessary that no fuel is delivered through the first fuel line to the inlet valve of the high pressure pump, because in a Begabfahrt to the engine no fuel is required and still lubrication of the high-pressure pump is required due to the movement of moving parts in the high pressure pump. By means of the bypass channel, the fuel delivered through the first outflow channel can again be supplied to the inflow channel, so that no fuel reaches the inlet valve of the high-pressure pump and nevertheless fuel is passed through the lubricant space through the second outflow channel and by means of the actuator, the fuel can pass through the bypass channel Volumetric flow of fuel can be controlled and / or regulated.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Vorförderpumpe eine Vorförderpumpe mit Elektromotor, so dass die Vorförderpumpe von dem Elektromotor angetrieben ist und insbesondere ist die Förderleistung der Vorförderpumpe steuerbar und/oder regelbar.In a further embodiment, the prefeed pump is a prefeed pump with an electric motor, so that the prefeed pump is driven by the electric motor and, in particular, the delivery rate of the prefeed pump can be controlled and / or regulated.
Zweckmäßig ist die Rotationskolbenpumpe eine Drehschieberpumpe, eine Drehkolbenpumpe oder eine Kreiselpumpe.Suitably, the rotary piston pump is a rotary vane pump, a rotary lobe pump or a centrifugal pump.
In einer ergänzenden Variante stellt das wenigstens eine Laufrad den Rotationskolben der Rotationskolbenpumpe dar.In a supplementary variant, the at least one impeller represents the rotary piston of the rotary piston pump.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Rotationskolbenpumpe mit Elektromotor von dem Gehäuse eingeschlossen. Die Pumpe mit Elektromotor verfügt somit über ein- oder mehrteiliges Gehäuse und innerhalb des Gehäuses ist die Rotationskolbenpumpe mit Elektromotor angeordnet. In a further embodiment, the rotary piston pump with electric motor is enclosed by the housing. The pump with electric motor thus has one or more parts housing and within the housing, the rotary piston pump is arranged with electric motor.
Zweckmäßig umfasst die Rotationskolbenpumpe mit, vorzugsweise integriertem, Elektromotor eine, vorzugsweise elektronische, Steuerungseinheit zur Steuerung der Bestromung der Elektromagnete und/oder der Elektromotor ist ein bürstenloser oder ein elektronisch kommutierter Elektromotor. Suitably, the rotary piston pump with, preferably integrated, electric motor comprises a, preferably electronic, control unit for controlling the energization of the electromagnets and / or the electric motor is a brushless or electronically commutated electric motor.
Zweckmäßig besteht das Gehäuse der Rotationskolbenpumpe und/oder das Gehäuse der Hochdruckpumpe und/oder das Innen- und/oder Außenzahnrad wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, z. B. Stahl oder Aluminium.Suitably consists of the housing of the rotary piston pump and / or the housing of the high pressure pump and / or the inner and / or outer gear at least partially, in particular completely, made of metal, for. As steel or aluminum.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:Hereinafter, embodiments of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In
Die Hochdruckpumpe
Die Rollen-Lauffläche
In
Die elektrische Vorförderpumpe
Die elektrische Vorförderpumpe
Der Gehäusedeckel
In
Der durch den ersten Abströmkanal
Der erste Abströmkanal
In
In
In
In
Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Hochdruckeinspritzsystem
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 3406349 A1 [0006] DE 3406349 A1 [0006]
- DE 29913367 U1 [0007] DE 29913367 U1 [0007]
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