DE102013200455A1 - Piston pump e.g. fuel pump for fuel system of internal combustion engine, has fluid space connected to low-pressure region through communicating passages having openings towards non-return valves in fluid space and low-pressure region - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Kraftstoffpumpen, insbesondere Hochdruck-Kraftstoffpumpen, zur Direkteinspritzung eines Benzinkraftstoffs oder Dieselkraftstoffs in Zylinder von Brennkraftmaschinen, sind vom Markt her bekannt. Häufig sind solche Kraftstoffpumpen als Kolbenpumpe mit einem Zylinder ausgeführt. Im Betrieb der Kraftstoffpumpe ist diese im Allgemeinen hohen thermischen Belastungen ausgesetzt, die gegebenenfalls den Kraftstoff aufheizen können, was zu einer unerwünschten Dampfblasenbildung führen kann. The invention relates to a piston pump according to the preamble of claim 1. Fuel pumps, in particular high-pressure fuel pumps, for the direct injection of a gasoline fuel or diesel fuel in cylinders of internal combustion engines, are known from the market. Often such fuel pumps are designed as a piston pump with a cylinder. During operation of the fuel pump, this is generally exposed to high thermal loads, which may possibly heat the fuel, which can lead to undesirable vapor bubble formation.
Eine Patentveröffentlichung aus diesem Fachgebiet ist beispielsweise die
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Kolbenpumpe nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. The problem underlying the invention is achieved by a piston pump according to claim 1. Advantageous developments are specified in subclaims. Features which are important for the invention can also be found in the following description and in the drawings, wherein the features, both alone and in different combinations, can be important for the invention, without being explicitly referred to again.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass ein Fluidraum (auch "Stufenraum" genannt, -weil dort der stufenförmige Absatz des Kolbens angeordnet ist) einer Kraftstoff-Kolbenpumpe gezielt von vergleichsweise kühlem Kraftstoff durchströmt werden kann. Dadurch kann eine Temperatur der Kolbenpumpe – insbesondere in dem Stufenraum – gesenkt und eine Dampfblasenbildung vermindert oder sogar verhindert werden. Weiterhin kann wegen der gesenkten Temperatur und wegen des geringeren Dampfblasenrisikos die Kolbenpumpe mit einem geringeren Vorförderdruck betrieben werden, wodurch gegebenenfalls eine Vorförderpumpe mit einer kleineren Leistung verwendet werden kann. Dadurch können der Kraftstoffverbrauch sowie Kosten eines Kraftstoffsystems vermindert werden. The invention has the advantage that a fluid space (also called "step space", since the step-shaped shoulder of the piston is arranged there) of a fuel piston pump can be selectively flowed through by comparatively cool fuel. Thereby, a temperature of the piston pump - especially in the step room - lowered and reduced vapor bubble formation or even prevented. Furthermore, because of the lowered temperature and because of the lower risk of vapor bubbles, the piston pump can be operated with a lower prefeed pressure, as a result of which a prefeed pump with a smaller power can optionally be used. This can reduce fuel consumption and fuel system costs.
Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Kraftstoffpumpe für ein Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einem einlassseitigen Niederdruckbereich, einem Kolben, einem Arbeitsraum, der vom Kolben begrenzt wird, wobei der Kolben einen vom Arbeitsraum weg weisenden Absatz aufweist, der in einem Fluidraum ("Stufenraum") angeordnet ist, und wobei der Fluidraum wenigstens zeitweise über mindestens einen Verbindungskanal mit dem Niederdruckbereich verbunden ist. Erfindungsgemäß sind mindestens zwei Verbindungskanäle vorhanden, wobei in dem einen Verbindungskanal ein erstes und zum Fluidraum hin öffnendes Rückschlagventil und in dem anderen Verbindungskanal ein zweites und zum Niederdruckbereich hin öffnendes Rückschlagventil angeordnet ist. Die Verbindungskanäle und die Rückschlagventile ermöglichen es, dass "frischer" und somit kühler Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich über den einen Verbindungskanal in den Stufenraum gesaugt und über den anderen Verbindungskanal in den Niederdruckbereich zurück gepumpt wird. Hierdurch wird in dem Stufenraum eine gerichtete Strömung erzeugt, sodass dort durch den kühlen Kraftstoff effektiv gekühlt wird. Auch eine Kolbendichtung, die den Stufenraum begrenzt, wird hierdurch kühl gehalten. Erfindungsgemäß kann also die Kolbenpumpe zumindest bereichsweise in besonderer Weise gekühlt werden. Dadurch kann die Dauerfestigkeit der Kolbenpumpe erhöht und der Betrieb verbessert werden. The invention relates to a piston pump, in particular a fuel pump for a fuel system for an internal combustion engine, with an inlet-side low-pressure region, a piston, a working space which is bounded by the piston, wherein the piston has a paragraph facing away from the working space in a fluid space (" Step space ") is arranged, and wherein the fluid space is at least temporarily connected via at least one connecting channel with the low-pressure region. According to the invention, there are at least two connecting channels, wherein in the one connecting channel a first check valve opening towards the fluid chamber and in the other connecting channel a second check valve opening towards the low pressure region are arranged. The connection channels and the check valves allow "fresh" and thus cool fuel to be sucked from the low pressure area via the one connecting channel into the step room and pumped back into the low pressure area via the other connecting channel. As a result, a directed flow is generated in the step room, so that there is effectively cooled by the cool fuel. A piston seal, which limits the step room, is thereby kept cool. According to the invention, therefore, the piston pump can be cooled at least partially in a special way. Thereby, the fatigue strength of the piston pump can be increased and the operation can be improved.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Rückschlagventil ein Schnabel-Schlitz-Ventil oder ein Membranventil oder ein Pilzventil oder ein Kugel-Konus-Ventil ist. Dadurch werden für die Kolbenpumpe besonders geeignete Ausführungsformen der Rückschlagventile beschrieben, da diese kostengünstig hergestellt und montiert werden können, schnell schalten, klein bauen und zuverlässig arbeiten, wodurch die Gesamtkosten der Kolbenpumpe gesenkt werden können. An embodiment of the invention provides that the check valve is a beak-slit valve or a diaphragm valve or a mushroom valve or a ball-cone valve. As a result, particularly suitable embodiments of the check valves are described for the piston pump, since these can be manufactured and assembled cost-effectively, switch quickly, build small and work reliably, whereby the total cost of the piston pump can be reduced.
Insbesondere sind die Verbindungskanäle und die Rückschlagventile derart ausgeführt bzw. angeordnet, dass im Mittel eine gerichtete Durchströmung des Fluidraums mit Kraftstoff erfolgt. Dadurch wird eine besonders wirkungsvolle Kühlung der Kolbenpumpe ermöglicht. Der Kraftstoff wird also nicht abwechselnd in zwei möglichen Flussrichtungen durch die Verbindungskanäle bzw. durch den Fluidraum bewegt, sondern strömt im Wesentlichen in einer Richtung, so dass einmal erwärmter Kraftstoff nicht erneut zur Kühlung verwendet wird. In particular, the connection channels and the check valves are designed and arranged such that on average there is a directed flow through the fluid space with fuel. This allows a particularly effective cooling of the piston pump. The fuel is thus not alternately moved in two possible directions of flow through the connecting channels or through the fluid space, but flows substantially in one direction, so that once heated fuel is not used again for cooling.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kolbenpumpe eine Teflondichtung aufweist, mittels welcher ein Kraftstoffbereich in der Kolbenpumpe gegen einen Ölbereich in einem Zylinderkopf gedichtet wird. Dadurch kann eine für den Betrieb der Kolbenpumpe erforderliche Dichtheit verbessert werden. Eine durch die Teflondichtung erzeugte Reibung erhöht zwar die thermische Belastung der Kolbenpumpe, jedoch kann die thermische Belastung durch die erfindungsgemäße Kühlwirkung deutlich vermindert werden. In a further embodiment of the invention, it is provided that the piston pump has a Teflon seal, by means of which a fuel area in the piston pump is sealed against an oil area in a cylinder head. Thereby, a required for the operation of the piston pump tightness can be improved. Although a friction generated by the Teflon seal increases the thermal load of the piston pump, but the thermal load can be significantly reduced by the cooling effect of the invention.
Die Kolbenpumpe baut einfacher, wenn mindestens ein Verbindungskanal in einem Gehäuse der Kolbenpumpe angeordnet ist. Dadurch wird eine äußere hydraulische Verbindung entbehrlich, wodurch Kosten gesenkt werden können. The piston pump is easier to build if at least one connecting channel is arranged in a housing of the piston pump. This will be a external hydraulic connection dispensable, which costs can be reduced.
In einer weiteren Ausgestaltung der Kolbenpumpe ist vorgesehen, dass die Verbindungskanäle im Wesentlichen gerade und parallel zu einer Längsachse des Kolbens ausgeführt sind. Dadurch wird eine hydraulisch besonders geeignete Anordnung beschrieben, wodurch die Wirkung der Kühlung verbessert wird. Außerdem sind derartige Kanäle durch Bohren einfach in das Gehäuse einbringbar, was kostengünstig ist. In a further embodiment of the piston pump is provided that the connecting channels are designed substantially straight and parallel to a longitudinal axis of the piston. As a result, a hydraulically particularly suitable arrangement is described, whereby the effect of the cooling is improved. In addition, such channels are easily introduced by drilling into the housing, which is inexpensive.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das erste Rückschlagventil an einem zu dem Niederdruckbereich weisenden Endabschnitt des einen Verbindungskanals angeordnet ist, und dass das zweite Rückschlagventil an einem zu dem Fluidraum weisenden Endabschnitt des anderen Verbindungskanals angeordnet ist. Dadurch werden die Herstellung und die Montage der Kolbenpumpe vereinfacht, beispielsweise wenn die Rückschlagventile als Schnabelventil ausgeführt sind. Dadurch können die Herstellkosten zusätzlich gesenkt werden. Furthermore, it can be provided that the first check valve is arranged at an end portion of the one connecting channel facing the low-pressure region, and that the second check valve is arranged at an end portion of the other connecting channel facing the fluid space. As a result, the manufacture and assembly of the piston pump are simplified, for example, when the check valves are designed as a beak valve. As a result, the manufacturing costs can be additionally reduced.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen: Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be explained with reference to the drawings. In the drawing show:
Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet. The same reference numerals are used for functionally equivalent elements and sizes in all figures, even in different embodiments.
Sonstige Elemente, wie beispielsweise weitere Ventile der Kolbenpumpe
Es versteht sich, dass das Mengensteuerventil
Beim Betrieb des Kraftstoffsystems
Die Kolbenpumpe
In einem in der Zeichnung mittleren Bereich umfasst die Kolbenpumpe
In dem Arbeitsraum
Das Gehäuse
Weiterhin ist an einem zu dem Niederdruckbereich
Am in der Zeichnung unteren Abschnitt des Gehäuses
Unterhalb des Federtellers
In einer Ansaugphase der Kolbenpumpe
In einer Förderphase der Kolbenpumpe
Während der Abwärtsbewegung (Ansaugphase) des Kolbens
Während der Aufwärtsbewegung (Förderphase) des Kolbens
Vorliegend sind die Verbindungskanäle
In einer nicht dargestellten Ausführungsform der Kolbenpumpe
Die
Die
Weiterhin können die Rückschlagventile
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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---|---|---|---|---|
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Patent Citations (1)
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DE102004063075A1 (en) | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Robert Bosch Gmbh | Piston pump, in particular high-pressure fuel pump for an internal combustion engine |
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