DE102013215953A1 - high pressure pump - Google Patents
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Abstract
Eine Hochdruckpumpe (1) weist ein Gehäuse (3) mit einer Gehäuseausnehmung (5) auf. Die Hochdruckpumpe (1) weist einen ersten Pumpenkolben (10) und einen zweiten Pumpenkolben (15) auf, die jeweils axial zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt bewegbar in der Gehäuseausnehmung (5) angeordnet sind. Die Hochdruckpumpe (1) weist eine für den ersten Pumpenkolben (10) und den zweiten Pumpenkolben (15) gemeinsame Hochdruckkammer (17) zum Verdichten des Fluids auf.A high-pressure pump (1) has a housing (3) with a housing recess (5). The high-pressure pump (1) has a first pump piston (10) and a second pump piston (15) which are each arranged axially movable between a top dead center and a bottom dead center in the housing recess (5). The high-pressure pump (1) has a high-pressure chamber (17) common to the first pump piston (10) and the second pump piston (15) for compressing the fluid.
Description
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe zur Förderung eines Fluids. The invention relates to a high-pressure pump for conveying a fluid.
Bei Kraftstoffhochdruckpumpen insbesondere bei Kraftstoffhochdruckpumpen in einem Fahrzeug, wie beispielsweise bei Benzindirekteinspritzanwendungen wird das Hubvolumen der Kraftstoffhochdruckpumpe durch die Anforderungen an einen Startbetrieb bestimmt, da bei einem Startbetrieb deutlich mehr Hubvolumen erforderlich ist als bei einem Normalbetrieb. Hierdurch weist eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit festem Hubvolumen im Normalbetrieb einen relativ zum Starbetrieb schlechteren Wirkungsgrad auf. In high-pressure fuel pumps, in particular in high-pressure fuel pumps in a vehicle, such as in gasoline direct injection applications, the stroke volume of the high-pressure fuel pump is determined by the requirements for a start operation, as in a start operation significantly more displacement is required than in a normal operation. As a result, a high-pressure fuel pump with fixed displacement in normal operation has a lower efficiency relative to the star operation.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, eine Hochdruckpumpe zur Förderung eines Fluids zu schaffen für einen sehr effektiven Betrieb. The object underlying the invention is to provide a high-pressure pump for conveying a fluid for a very effective operation.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. The object is solved by the features of the independent claim. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Hochdruckpumpe zur Förderung eines Fluids. Die Hochdruckpumpe weist ein Gehäuse mit einer Gehäuseausnehmung auf. Die Hochdruckpumpe weist einen ersten Pumpenkolben und einen zweiten Pumpenkolben auf, die jeweils axial zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt bewegbar in der Gehäuseausnehmung angeordnet sind. Die Hochdruckpumpe weist eine für den ersten und den zweiten Pumpenkolben gemeinsame Hochdruckkammer zum Verdichten des Fluids auf. The invention is characterized by a high-pressure pump for conveying a fluid. The high-pressure pump has a housing with a housing recess. The high-pressure pump has a first pump piston and a second pump piston, which are each arranged axially movable between a top dead center and a bottom dead center in the housing recess. The high-pressure pump has a common for the first and the second pump piston high-pressure chamber for compressing the fluid.
Eine derartige Hochdruckpumpe ist beispielsweise eine Kraftstoffhochdruckpumpe eines Fahrzeugs. Such a high-pressure pump is, for example, a high-pressure fuel pump of a vehicle.
Indem der erste und der zweite Pumpenkolben gemeinsam das Fluid in der Hochdruckkammer verdichten, kann das Hubvolumen der Hochdruckpumpe eingestellt werden, beispielsweise indem nur einer der beiden Pumpenkolben das Fluid verdichtet und/oder beispielsweise beide Pumpenkolben. So können beispielsweise bei einem Startbetrieb beide Pumpenkolben das Fluid verdichten und in einem Normalbetrieb nur einer der beiden Pumpenkolben. Hierdurch kann erreicht werden, dass beispielsweise bei dem Startbetrieb ein sehr großes Hubvolumen erreicht wird und beispielsweise in einem Normalbetrieb ein deutlich kleineres Hubvolumen, wie beispielsweise 50 % Hubvolumen, erreicht wird. Hierdurch kann ein sehr effektiver Betrieb mittels der Hochdruckpumpe erreicht werden, da gerade bei dem Startbetrieb ein größeres Hubvolumen benötigt wird, als bei dem Normalbetrieb. Des Weiteren wird durch den hohen Wirkungsgrad gegebenenfalls weniger nicht benötigtes Volumen zurück in einen Einlass der Hochdruckpumpe befördert, wodurch gegebenenfalls ein Dämpfungsvolumen reduziert werden kann und/oder auf einen Dämpfer verzichtet werden kann. Weiterhin verringert sich der wirksame Gesamtkolbendurchmesser, falls nur einer der beiden Pumpenkolben betätigt wird, wodurch sich auch die Antriebskraft verringert und dadurch ein Antriebsdrehmoment deutlich verringert werden kann. Weiterhin werden durch eine derartige Hochdruckpumpe gegebenenfalls die Volumenströme durch ein Einlass- oder ein Auslassventil kleiner, wodurch die erforderlichen Ventilquerschnitte gegebenenfalls kleiner sein können und der Ventilhub kürzer sein kann. Hierdurch können kleinere Ventilbetriebskräfte erforderlich sein, wodurch weniger Kavitation und/oder Verschleiß erreicht werden kann. Des Weiteren kann mit einem verkürzten Ventilhub auch die Geräuschemission verringert werden. By the first and the second pump piston together compressing the fluid in the high pressure chamber, the stroke volume of the high pressure pump can be adjusted, for example by only one of the two pump piston compresses the fluid and / or for example, both pump piston. For example, in a start operation both pump pistons compress the fluid and in normal operation only one of the two pump pistons. In this way, it can be achieved that, for example, a very large displacement volume is achieved in the starting operation and, for example, in a normal operation, a significantly smaller displacement volume, such as 50% displacement, is achieved. In this way, a very effective operation can be achieved by means of the high-pressure pump, since a larger stroke volume is needed just in the start mode, as in normal operation. Furthermore, due to the high efficiency, if necessary, less unused volume is conveyed back into an inlet of the high-pressure pump, as a result of which an attenuation volume can optionally be reduced and / or a damper can be dispensed with. Furthermore, the effective total piston diameter decreases if only one of the two pump pistons is actuated, which also reduces the driving force and thereby driving torque can be significantly reduced. Furthermore, the volume flows through an inlet valve or an outlet valve may become smaller as a result of such a high pressure pump, as a result of which the required valve cross sections may possibly be smaller and the valve lift may be shorter. As a result, smaller valve operating forces may be required, whereby less cavitation and / or wear can be achieved. Furthermore, the noise emission can be reduced with a shortened valve lift.
Arbeiten beide Pumpenkolben, so arbeiten der erste und der zweite Pumpenkolben insbesondere nicht zeitlich versetzt zueinander, sondern synchron, das heißt sie erreichen gleichzeitig ihren jeweiligen oberen oder unteren Totpunkt. When both pump pistons are working, the first and second pump pistons do not work in time with respect to one another, but synchronously, ie they simultaneously reach their respective upper or lower dead center.
Die gemeinsame Hochdruckkammer weist insbesondere ein gemeinsames Einlassventil und ein gemeinsames Auslassventil auf. The common high-pressure chamber has in particular a common intake valve and a common exhaust valve.
Die Hubvolumenveränderung wird hierbei also nicht durch eine Verkürzung oder Verlängerung herbeigeführt, sondern durch eine Änderung der förderwirksamen Kolbenfläche. The Hubvolumenveränderung is thus not brought about by a shortening or lengthening, but by a change in the effective delivery piston area.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Hochdruckpumpe eine Sperrvorrichtung auf zum Sperren der axialen Bewegbarkeit des zweiten Pumpenkolbens in mindestens einem vorgegebenen Sperrpunkt. According to an advantageous embodiment, the high pressure pump has a locking device for blocking the axial mobility of the second pump piston in at least one predetermined locking point.
Hierdurch kann das Hubvolumen besonders einfach eingestellt werden, indem in einer Einstellung, beispielsweise für den Normalbetrieb, die axiale Bewegbarkeit des zweiten Pumpenkolbens gesperrt ist und in einer weiteren Einstellung, beispielsweise für den Startbetrieb, die axiale Bewegbarkeit des zweiten Pumpenkolbens entsperrt ist. As a result, the displacement can be adjusted particularly easily by the axial mobility of the second pump piston is locked in a setting, for example, for normal operation and in a further setting, for example, for the start operation, the axial mobility of the second pump piston is unlocked.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein vorgegebener Sperrpunkt der obere Totpunkt des zweiten Pumpenkolbens. According to a further advantageous embodiment, a predetermined blocking point is the top dead center of the second pump piston.
Durch die Sperrung im oberen Totpunkt kann die Hochdruckpumpe besonders effektiv arbeiten, da durch eine Sperrung der Bewegbarkeit des zweiten Pumpenkolbens das Hubvolumen somit einfach verkleinert werden kann, was beispielsweise für einen Normalbetrieb bei Benzindirekteinspritzanwendungen vorteilhaft ist. By blocking at the top dead center, the high-pressure pump can work very effectively, since by blocking the mobility of the second pump piston, the stroke volume can thus be easily reduced, which is for example a normal operation in gasoline direct injection applications is advantageous.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sperrvorrichtung ein Sperrriegel. According to an advantageous embodiment, the locking device is a locking bolt.
Mittels eines Sperrriegels, der beispielsweise mechanisch und/oder hydraulisch und/oder elektrisch betätigt wird, kann besonders einfach die Sperrung der axialen Bewegbarkeit des zweiten Pumpenkolbens erreicht werden. By means of a locking bolt, which is for example mechanically and / or hydraulically and / or electrically operated, the blocking of the axial mobility of the second pump piston can be achieved in a particularly simple manner.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Pumpenkolben hohlzylindrisch. Radial innerhalb des zweiten Pumpenkolbens ist der erste Pumpenkolben angeordnet. According to a further advantageous embodiment, the second pump piston is hollow cylindrical. Radially within the second pump piston, the first pump piston is arranged.
Hierdurch kann besonders einfach und effektiv Fluid in der gemeinsamen Hochdruckkammer von den beiden Pumpenkolben verdichtet werden. As a result, fluid can be compressed in the common high-pressure chamber by the two pump pistons in a particularly simple and effective manner.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der erste Pumpenkolben einen Mitnehmer auf, mittels dem der zweite Pumpenkolben in axialer Richtung mit dem ersten Pumpenkolben bewegbar ist. According to a further advantageous embodiment, the first pump piston on a driver, by means of which the second pump piston is movable in the axial direction with the first pump piston.
Durch einen Mitnehmer können die beiden Pumpenkolben besonders einfach miteinander angetrieben werden. Hierdurch wird der Antrieb der Hochdruckpumpe nicht verändert, sodass ein Antriebsmechanismus, wie beispielsweise eine Antriebswelle in Form einer Nockenwelle genutzt werden kann, um dem ersten Pumpenkolben anzutreiben und mittels des Mitnehmers somit auch den zweiten Pumpenkolben anzutreiben. By a driver, the two pump pistons are particularly easy to be driven together. As a result, the drive of the high-pressure pump is not changed, so that a drive mechanism, such as a drive shaft in the form of a camshaft can be used to drive the first pump piston and thus by means of the driver to drive the second pump piston.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Mitnehmer als radialer Vorsprung ausgebildet. According to an advantageous embodiment of the driver is formed as a radial projection.
Gerade mittels eines radialen Vorsprungs kann einfach eine Mitnahmekraft auf den zweiten Pumpenkolben ausgeübt werden. Just by means of a radial projection can easily be exerted a driving force on the second pump piston.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Mitnehmer dazu ausgebildet, zur Mitnahme des zweiten Pumpenkolbens eine Mitnahmekraft auf einen Teil einer axialen Endfläche des zweiten Pumpenkolbens auszuüben. According to a further advantageous embodiment, the driver is designed to exert a driving force on a part of an axial end face of the second pump piston for entrainment of the second pump piston.
Hierdurch kann besonders einfach und effektiv eine Kraft in Form der Mitnahmekraft auf den zweiten Pumpenkolben ausgeübt werden. Die Mitnahmekraft wird insbesondere auf die axiale Endfläche des zweiten Pumpenkolbens ausgeübt bei einer Bewegung von dem unteren Totpunkt in den oberen Totpunkt des ersten Pumpenkolbens und falls der zweite Pumpenkolben nicht beispielsweise im oberen Totpunkt gesperrt ist. Dies geschieht beispielsweise dadurch, dass in diesem Fall der zweite Pumpenkolben mit dem Teil der axialen Endfläche auf dem radialen Vorsprung des Mitnehmers aufsitzt. As a result, a force in the form of the driving force can be exerted on the second pump piston in a particularly simple and effective manner. The driving force is exerted in particular on the axial end face of the second pump piston during a movement from the bottom dead center to the top dead center of the first pump piston and if the second pump piston is not locked, for example, at top dead center. This happens, for example, in that in this case the second pump piston rests with the part of the axial end face on the radial projection of the driver.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der zweite Pumpenkolben einen radial ausgebildeten Federteller aufweist. Zwischen dem Federteller und dem Gehäuse ist eine Feder angeordnet ist, die mit dem Federteller gekoppelt ist und die dazu ausgebildet ist, dass ein Kontakt des Federtellers entweder mit der Sperrvorrichtung oder mit dem Mitnehmer sichergestellt ist. According to a further advantageous embodiment, the second pump piston has a radially formed spring plate. Between the spring plate and the housing, a spring is arranged, which is coupled to the spring plate and which is designed so that a contact of the spring plate is ensured either with the locking device or with the driver.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings.
Es zeigen: Show it:
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Elements of the same construction or function are identified across the figures with the same reference numerals.
Die Hochdruckpumpe
Der erste Pumpenkolben
Die Hochdruckpumpe
Der Mitnehmer
Der zweite Pumpenkolben
Im Folgenden soll die Funktion der Hochdruckpumpe
In einem nicht gesperrten Zustand Z1 (
In an unlocked state Z1 (
Hierdurch kann in dem nicht gesperrten Zustand Z1 die gesamte axiale zu der Hochruckkammer
Durch eine Betätigung der Sperrvorrichtung
Hierdurch kann ein sehr effektiver Betrieb mittels der Hochdruckpumpe
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Hochdruckpumpe high pressure pump
- 3 3
- Gehäuse casing
- 5 5
- Gehäuseausnehmung housing recess
- 10 10
- erster Pumpenkolben first pump piston
- 15 15
- zweiter Pumpenkolben second pump piston
- 17 17
- Hochdruckkammer High-pressure chamber
- 20 20
- Sperrvorrichtung locking device
- 25 25
- Mitnehmer takeaway
- 31 31
- Feder feather
- 33 33
- Feder feather
- 35 35
- Federteller spring plate
- 37 37
- Federteller spring plate
- 40 40
- Einlassventil intake valve
- 50 50
- Auslassventil outlet valve
Claims (9)
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