DE102015222106A1 - Kraftstoffpumpe mit Auslassventil im Kolben und einen den Aktor umspülenden Kraftstoffpfad - Google Patents

Kraftstoffpumpe mit Auslassventil im Kolben und einen den Aktor umspülenden Kraftstoffpfad Download PDF

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Abstract

Kraftstoffpumpe zum Fördern von Kraftstoff, umfassend ein Gehäuse (10), einen Zylinder (4), einen Kolben (5), welcher im Zylinder (4) angeordnet ist, einen wärmeerzeugenden Aktor (6) zum Betätigen des Kolbens (5), und ein Rückstellelement (7) zum Rückstellen des Kolbens (5) in eine Ausgangsposition, einen ersten Spalt (8), welcher am wärmeerzeugenden Aktor (6) ausgebildet ist, insbesondere zwischen dem Zylinder (4) und dem wärmeerzeugenden Aktor (6) ausgebildet ist, wobei ein erster Kraftstoffpfad (80) durch den ersten Spalt (8) verläuft, ein Einlassventil (2), ein Auslassventil (3), wobei das Auslassventil (3) im Kolben (5) angeordnet ist und der Kolben (5) einen Kanal (16) aufweist, über den ein Kraftstoff vom Auslassventil (3) in Richtung des ersten Spalts (8) strömen kann.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe zum Fördern von Kraftstoff, welche z.B. in einem Fahrzeug, insbesondere Motorrad oder anderen Kleinmotorräder, wie Quad oder Schneemobil, benutzt werden kann. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Kraftstoffpumpe.
  • Eine derartige Kraftstoffpumpe ist beispielsweise aus der GB 2478876B bekannt. Hierbei handelt sich um eine Kraftstoffpumpe in der Form einer Magnetkolbenpumpe, welche ein Einlassventil, ein Auslassventil, einen Förderraum zum Fördern von Kraftstoff, einen in einem Zylinder angeordneten Kolben, einen wärmeerzeugenden Aktor in der Form einer Magnetspule zum Betätigen des Kolbens, und ein Rückstellelement zum Rückstellen des Kolbens in eine Ausgangsposition aufweist, wobei der wärmeerzeugende Aktor direkt am Zylinder angeordnet ist. Dieser Aufbau birgt den Nachteil, dass die Abwärme des Aktors direkt auf den Zylinder und somit auch auf den im Förderraum befindlichen Kraftstoff übertragen werden kann. Dadurch erwärmt sich der im Förderraum befindliche Kraftstoff und kann beginnen auszugasen. Dies kann zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades der Kraftstoffpumpe oder sogar zu einem totalen Ausfall der erforderten Fördermenge führen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass ein verbessertes Heißbenzinverhalten, d.h. Verhalten bei aufgeheiztem Kraftstoff, und ein erhöhter Wirkungsgrad der Kraftstoffpumpe ermöglicht werden können. Dies wird dadurch erreicht, dass der wärmeerzeugende Aktor räumlich vom Zylinder bzw. von den restlichen Bauteilen der Kraftstoffpumpe getrennt ist und Kraftstoff am Aktor entlang geführt wird. Somit kann der wärmeerzeugende Aktor bzw. der Zylinder abgekühlt werden. Hierbei umfasst die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe ein Gehäuse, ein Einlassventil, ein Auslassventil, einen Zylinder, einen Kolben, welcher im Zylinder angeordnet ist, einen wärmeerzeugenden Aktor zum Betätigen des Kolbens, und ein Rückstellelement zum Rückstellen des Kolbens in eine Ausgangsposition und einen ersten Spalt, der am wärmeerzeugenden Aktor ausgebildet ist, insbesondere zwischen dem Zylinder und dem wärmeerzeugenden Aktor ausgebildet ist, wobei ein erster Kraftstoffpfad durch den ersten Spalt verläuft. Erfindungsgemäß ist das Auslassventil im Kolben angeordnet und der Kolben weist einen Kanal auf, über den ein Kraftstoff vom Auslassventil in Richtung des ersten Spalts strömen kann. Dadurch verläuft der Kraftstoffpfad vom Verdichtungsraum durch den Kolben und zwischen dem Zylinder und dem Aktor entlang. Als Kraftstoffpfad sollte ein Pfad verstanden werden, entlang dem Kraftstoff geführt wird und durch den Kraftstoff hindurchströmt. Somit wird der Kraftstoff nach dem Verdichtungsvorgang in dem im Zylinder angeordneten Verdichtungsraum durch den Kolben und den ersten Spalt geführt und zur Abkühlung von Bauteilen, wie dem Zylinder oder dem Aktor, verwendet. Durch die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe kann der wärmeerzeugende Aktor abgekühlt werden, indem die Abwärme des Aktors an den am Aktor vorbeigeführten Kraftstoff übertragen wird. Somit kann ein hoher Wirkungsgrad und eine ausfallsichere Funktion der Kraftstoffpumpe hinsichtlich der benötigten Fördermenge sichergestellt werden. Außerdem bietet die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe den Vorteil, dass eine Überdimensionierung trotz des Vorsehens eines Spaltes zwischen dem Zylinder und dem Aktor bei gleichem Wirkungsgrad im Vergleich zum Stand der Technik nicht nötig ist. Somit kann ein kompakter Aufbau der Kraftstoffpumpe ermöglicht werden, was zu einer Kostenersparnis führen kann.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe zwischen dem Gehäuse und einem einer Kolbenrückseite zugewandten Ende des Zylinders eine Öffnung aufweisen. Diese Öffnung ist dazu ausgebildet den im Kolben ausgebildeten Kanal fluidisch mit dem ersten Spalt zu verbinden und dadurch den Kraftstoffpfad vom Verdichtungsraum über das Auslassventil, dem Kanal, der Öffnung bis zum ersten Spalt zu schließen.
  • Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass das Gehäuse wenigstens eine Ablauföffnung aufweist, wobei die wenigstens eine Ablauföffnung an einer Stirnseite und/oder an einer Seitenfläche des Gehäuses ausgebildet ist. Alternative oder zusätzlich kann eine Ablauföffnung in einer Ankerplatte angeordnet sein, die zusammen mit dem Gehäuse die Hülle der Kraftstoffpumpe bildet. Durch das Vorhandensein einer oder mehrerer Ablauföffnungen kann der geförderte Kraftstoff zu einem Einspritzventil geleitet werden. Die Ablauföffnungen können z.B. als Flansche oder Stutzen im Gehäuse ausgebildet sein, welche über einen Rand des Gehäuses verlaufen. Je mehr Ablauföffnungen vorhanden sind, desto gleichmäßiger sind der Abfluss von Kraftstoff und somit auch das Abkühlen des wärmeerzeugenden Aktors bzw. des Zylinders. Des Weiteren wird dadurch der Strömungswiderstand für den Kraftstoff reduziert. Das Gehäuse kann beispielweise einen im Wesentlichen zylindrischen Querschnitt aufweisen, wodurch das Gehäuse ein besseres thermisches Verhalten aufweisen kann.
  • Zusätzlich kann die Kraftstoffpumpe einen zweiten Spalt aufweisen, welcher an einer dem ersten Spalt abgewandten Aktorseite ausgebildet ist, wobei durch den zweiten Spalt ein zweiter Kraftstoffpfad verläuft. Somit kann eine noch gleichmäßigere Abkühlung des wärmeerzeugenden Aktors erfolgen, wobei eine Wärmeübertragung über eine Innenfläche und eine Außenfläche des Aktors stattfinden kann. Durch das Vorsehen eines zweiten Spalts kann ferner das Abfließen von Kraftstoff schneller ermöglicht werden und die Kühlung des Aktors verbessert werden.
  • Ferner bevorzugt kann der zweite Spalt zwischen dem Aktor und dem Gehäuse ausgebildet sein. Durch die nicht direkte Anordnung des Aktors am Gehäuse kann eine Wärmeübertragung vom wärmeerzeugenden Aktor auf das Gehäuse durch Wärmeleitung vermieden werden. Dies kann dazu führen, dass eine Wärmeübertragung vom Gehäuse auf den Zylinder, welcher am Gehäuse unmittelbar angeordnet sein kann, und somit auf den im Förderraum befindlichen Kraftstoff verringert werden kann.
  • Alternative kann anstelle des ersten Spalts nur der zweite Spalt bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe sein.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe kann eine maximale Breite des ersten Spalts gleich oder größer als eine maximale Breite des zweiten Spalts sein. Durch eine gleiche maximale Breite kann eine noch gleichmäßigere Abkühlung des wärmeerzeugenden Aktors bzw. eine gleichmäßige Ausgasung des Kraftstoffs ermöglicht werden. Wenn die maximale Breite des ersten Spalts größer als die maximale Breite des zweiten Spalts ist, kann sichergestellt werden, dass eine geringere Wärmeübertragung vom Aktor auf den Zylinder bzw. den im Zylinder befindlichen Kraftstoff stattfinden kann. Es sei angemerkt, dass die Breite des ersten Spalts und/oder die Breite des zweiten Spalts in Strömungsrichtung konstant bleiben können.
  • Um eine Wärmeübertragung vom wärmeerzeugenden Aktor auf den Zylinder bzw. auf den im Zylinder befindlichen Kraftstoff zu reduzieren, kann die maximale Breite des ersten Spalts gleich oder größer als eine maximale Breite einer Wand des Zylinders sein. Es sei angemerkt, dass die Breite der Wand des Zylinders im Wesentlichen konstant bleiben kann. Je größer die Breite der Wand des Zylinders ist, desto kleiner ist die Wärmeleistung durch Wärmeleitung in der Wand.
  • Vorteilhafterweise können der erste Kraftstoffpfad und/oder der zweite Kraftstoffpfad in vertikaler Richtung verlaufen, d.h. parallel zur Bewegungsachse des Kolbens während des Betriebs der Kraftstoffpumpe, wobei eine Strömung durch den ersten Kraftstoffpfad und/oder den zweiten Kraftstoffpfad von oben nach unten verläuft. Im Rahmen dieser Anmeldung ist bei der Kraftstoffpumpe mit unten die Seite der Kraftstoffpumpe gemeint, an der das Einlassventil im Gehäuse angeordnet ist. Die obere Seite der Kraftstoffpumpe wird durch eine Ankerplatte gebildet, an die der Kolben beim bestromten Aktor anschlägt. Die Ankerplatte bildet zusammen mit dem Gehäuse die Hülle für die Kraftstoffpumpe. Der angesaugte Kraftstoff durchströmt den Verdichtungsraum von unten, Einlassventil, nach oben, Auslassventil.
  • Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der erste Kraftstoffpfad und der zweite Kraftstoffpfad aus einer Öffnung gemeinsam gespeist sind. Somit kann ein kompakter Aufbau der Kraftstoffpumpe ermöglicht werden.
  • Um die Wärmeübertragung vom wärmeerzeugenden Aktor an den im ersten Spalt und/oder im zweiten Spalt strömenden Kraftstoff zu fördern bzw. erhöhen, kann im ersten Spalt und/oder im zweiten Spalt eine Vielzahl von Leitblechen angeordnet sein, welche die Strömung des Kraftstoffs im ersten Spalt und/oder im zweiten Spalt leiten kann. Dadurch kann ferner eine turbulente Strömung im ersten Spalt und/oder im zweiten Spalt erzeugt werden, welche eine bessere Wärmeübertragung gewährleisten kann. Die Leitbleche können beispielsweise am Zylinder und/oder an einer dem ersten Spalt oder dem zweiten Spalt zugewandten Aktorseite angeordnet sein. Durch die Anordnung der Leitbleche an der Aktorseite kann eine größere Gesamtfläche für die Wärmeübertragung zur Verfügung stehen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann im ersten Spalt und/oder im zweiten Spalt ein Labyrinth angeordnet sein, welches z.B. aus Leitblechen ausgebildet sein kann. Die Leitbleche sind wechselweise am Zylinder und an der dem ersten Spalt zugewandten Aktorseite derart angeordnet, dass die Strömung des Kraftstoffs im ersten Spalt umgelenkt ist.
  • Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann vorzugsweise der erste Spalt und/oder der zweite Spalt zumindest teilweise mit Metallschaum mit einer für den Kraftstoff durchgängigen Porenanordnung befüllt sein. Als Metallschaum sollte ein schaumartiges Gebilde aus einem metallischen Werkstoff, welches eine durchgängige Porenanordnung aufweist, verstanden werden. Aufgrund deren Porenanordnung weisen Metallschäume eine bedingte geringe Dichte bei gleichzeitiger hohen spezifischen Steifigkeit und Festigkeit auf. Somit kann der Metallschaum mechanische und thermische Lasten aushalten. Der Metallschaum kann z.B. aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierungen ausgebildet sein.
  • Gemäß einer noch weiteren alternativen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann im ersten Spalt und/oder im zweiten Spalt ein Gitter angeordnet sein. Das Gitter kann z.B. aus Leitblechen ausgebildet sein, welche derart angeordnet sind, dass die Leitbleche ein netzartiges Gebilde mit durchgängigen Hohlräumen bilden. Durch die durchgängigen Hohlräume kann Kraftstoff hindurchströmen, um die Abwärme des wärmeerzeugenden Aktors abzutransportieren.
  • Gemäß einer noch weiteren alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann im ersten Spalt und/oder im zweiten Spalt zumindest teilweise ein isolierender Werkstoff mit einer für den Kraftstoff durchgängigen Porenanordnung angeordnet sein. Somit kann zum einen Kraftstoff durch die Porenanordnung des isolierenden Werkstoffs zur Abkühlung des wärmeerzeugenden Aktors strömen und zum anderen aufgrund des isolierenden Werkstoffs eine Wärmeübertragung vom Aktor an den Zylinder verringert werden.
  • Es sei angemerkt, dass die oben genannten Maßnahmen im ersten Spalt miteinander je nach Anwendung kombiniert werden können, um eine optimale Wärmeübertragung vom wärmeerzeugenden Aktor an den am Aktor vorbeigeführten Kraftstoff zu schaffen. Somit kann eine Erwärmung des Zylinders bzw. des im Zylinder befindlichen Kraftstoffs verringert oder sogar eliminiert werden.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere Motorrad oder anderen klein Motorräder, wie Quad, Schneemobil oder motorisierte Dreiräder oder Mehrräder, welches eine erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe umfasst. Durch die Benutzung einer erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe kann das Fahrzeug in unterschiedlichen Betriebszuständen in ausfallsicherer Weise betrieben werden.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe, umfassend ein Einlassventil, ein Auslassventil, einen Zylinder, einen Kolben, welcher im Zylinder angeordnet ist, einen wärmeerzeugenden Aktor zum Betätigen des Kolbens, und ein Rückstellelement zum Rückstellen des Kolbens in eine Ausgangsposition, wobei Kraftstoff vor der Förderung durch die Kraftstoffpumpe in einen ersten Spalt geführt wird, welcher zwischen dem Zylinder und dem Aktor ausgebildet ist, um den Zylinder und/oder den Aktor abzukühlen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Der übersichtshalber sind einige Bezugszeichen oder bauliche Variationen in den verschiedenen Ausführungsbeispielen nur in einer Hälfte des Aktors eingezeichnet. Da der Aktor rotationssymmetrisch in Bezug auf die Bewegungsachse des Kolbens im Betrieb der Kraftstoffpumpe ist, gelten die eingezeichneten Bezugszeichen bzw. baulichen Variationen auch für die zweite Hälfte des Aktors bzw. für die nicht sichtbaren Teile des Aktors soweit nicht etwas anderes erwähnt ist. In der Zeichnung ist:
  • 1 eine schematische Schnittansicht einer Kraftstoffpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 2 eine schematische Halbschnittansicht einer Kraftstoffpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
  • 3 eine schematische Halbschnittansicht einer Kraftstoffpumpe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
  • 4 eine schematische Halbschnittansicht einer Kraftstoffpumpe gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
  • 5 eine schematische Halbschnittansicht einer Kraftstoffpumpe gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
  • 6 eine schematische Halbschnittansicht einer Kraftstoffpumpe gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 eine Kraftstoffpumpe 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Anhand der 1 wird ferner das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der Kraftstoffpumpe 1 beschrieben.
  • Wie aus 1 ersichtlich ist, weist die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe 1 ein Einlassventil 2, ein Auslassventil 3, einen Zylinder 4, einen Kolben 5, welcher im Zylinder 4 angeordnet ist, einen wärmeerzeugenden Aktor 6 zum Betätigen des Kolbens 5, und ein Rückstellelement 7 in der Form einer Schraubenfeder zum Rückstellen des Kolbens 5 in eine Ausgangsposition auf. Die Kraftstoffpumpe 1 ist beispielsweise in einen hier nicht dargestellten Kraftstofftank eingebaut.
  • In einer Stirnseite des Zylinders 4 ist das Einlassventil 2 angeordnet. Über eine hier nicht gezeigte Kraftstoffleitung ist das Einlassventil fluidisch mit dem Kraftstofftank verbunden. Während der Ansaugphase der Kraftstoffpumpe 1 strömt aus dem Kraftstofftank der Kraftstoff durch das Einlassventil 2 in einem innerhalb der Zylinders 4 ausgebildeten Verdichtungsraum 15. Auf der dem Einlassventil 2 entgegengesetzten Seite des Verdichtungsraums 15 wird der Verdichtungsraum 15 von dem Kolben 5 begrenzt. Im Kolben 5 sind ein Auslassventil 3 und ein Kanal 16 angeordnet, durch die der Kraftstoff während der Verdichtungsphase der Kraftstoffpumpe 1 aus dem Verdichtungsraum 15 hinausströmt. In diesem Ausführungsbeispiel sind das Einlassventil 2 und das Auslassventil als Membran-Feder-Ventile ausgebildet.
  • Der wärmeerzeugende Aktor 6 ist in dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe als Magnetspule ausgebildet. Ebenso vorstellbar als Aktor sind auch z.B. ein Piezoaktor oder ein magnetostriktiver Aktor.
  • Weiterhin weist die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe 1 ein Gehäuse 10 auf, welches mit mindestens einer Ablauföffnungen 14 versehen ist, wobei die Ablauföffnungen 14 an einer Stirnseite 12 des Gehäuses 10 ausgebildet sind.
  • Eine Ankerplatte 19 bildet zusammen mit dem Gehäuse 10 die Hülle für die Kraftstoffpumpe 1. Alternative oder zusätzlich kann die Ankerplatte 19, insbesondere im Bereich des Aktors, eine Ablauföffnung 14 aufweisen.
  • Die Kraftstoffpumpe 1 weist ferner einen ersten Spalt 8 auf, welcher zwischen dem Zylinder 4 und dem wärmeerzeugenden Aktor 6 ausgebildet ist, wobei ein erster Kraftstoffpfad 80 durch den ersten Spalt 8 verläuft. Der erste Spalt 8 ist hierbei ringförmig ausgebildet.
  • Ferner weist die Kraftstoffpumpe 1 einen zweiten Spalt 9 auf, welcher an einer dem ersten Spalt 8 abgewandten Aktorseite 60 ausgebildet ist, wobei durch den zweiten Spalt 9 ein zweiter Kraftstoffpfad 90 verläuft. Insbesondere ist der zweite Spalt 9 ringförmig zwischen dem Aktor 6 und dem Gehäuse 10 ausgebildet.
  • Weiterhin verlaufen der erste Kraftstoffpfad 80 und der zweite Kraftstoffpfad 90 in vertikaler Richtung R, d.h. parallel zur Bewegungsachse des Kolbens 5 während des Betriebs der Kraftstoffpumpe 1, wobei eine Strömung B durch den ersten Kraftstoffpfad 80 und eine Strömung C durch den zweiten Kraftstoffpfad 90 von oben nach unten verlaufen, d.h. aus Richtung der Ankerplatte 19 in Richtung der der Ankerplatte 19 entgegengesetzten Stirnseite 12 des Gehäuses 10.
  • Der erste Spalt 8 kann des Weiteren eine im Wesentlichen konstante Breite b1 quer zur Strömungsrichtung aufweisen, welche beispielsweise größer als eine Breite b2 des zweiten Spalts 9 ist, welche vorteilhafterweise konstant in vertikaler Richtung R bleibt. Die Strömungsrichtung im ersten Spalt 8 bzw. im zweiten Spalt 9 entspricht der vertikalen Richtung R.
  • Ferner ist die Breite b1 des ersten Spalts 8 größer als eine Breite b3 eines Bereiches einer Wand 40 des Zylinders 4, wobei der Bereich der Wand 40 gegenüber dem Aktor 6 angeordnet ist. Die Breite b3 ist im Bereich im Wesentlichen konstant ausgebildet.
  • Des Weiteren sind der erste Kraftstoffpfad 80 und der zweite Kraftstoffpfad 90 aus der Öffnung 11 gemeinsam gespeist. Wie aus 1 ersichtlich ist, steht die Öffnung 11 über den im Kolben 5 ausgebildeten Kanal 16 mit dem Auslassventil 3 fluidisch in Verbindung. Die Öffnung 11 ist räumlich zwischen dem Zylinder 4 und der Ankerplatte 15 angeordnet. Genauer gesagt ist die Öffnung 11 zwischen dem der Kolbenrückseite 17 zugewandte Enden 18 des Zylinders 4 und der Ankerplatte 19 angeordnet.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe 1 in Bezug auf die 1 beschrieben.
  • Der Kraftstoff aus dem Kraftstofftank über eine Kraftstoffleitung zu dem Einlassventil 2 geführt. Während der Ansaugphase der Kraftstoffpumpe 1 wird der Kolben 5 durch den bestromten Aktor 6 in Richtung der Ankerplatte 19 bewegt, dadurch wird der Kraftstoff durch das Einlassventil 2 in den Verdichtungsraum 15 gesaugt (Pfeil D). In der nachfolgenden Verdichtungsphase der Kraftstoffpumpe 1 wird die Strömung des angesaugten Kraftstoffs unterbrochen und das Einlassventil 2 schließt sich. Das Rückstellelement 7 bewegt den Kolben 5 wieder in seine ursprüngliche Position, so dass der im Verdichtungsraum 15 befindliche Kraftstoff verdichtet wird und über das im Kolben 5 angeordnete Auslassventil 3 aus dem Verdichtungsraum 15 herausströmt (Pfeil D). Über ein im Kolben 5 ausgebildeten Kanal 16 strömt der Kraftstoff vom Auslassventil 3 in Richtung der Öffnung 11 (Pfeil A), die den Kanal 16 im Kolben 5 mit den den Aktor 6 umgebenen ersten und dem zweiten Spalten 8, 9 verbindet. Nach der Öffnung 11 verzweigt sich die Strömung A (Pfeil A) des Kraftstoffs in eine erste Strömung B (Pfeil B) durch den ersten Kraftstoffpfad 80 und eine zweite Strömung C (Pfeil C) durch den zweiten Kraftstoffpfad 90.
  • Da der Kraftstoff im ersten Spalt 8 und im zweiten Spalt 9 am wärmeerzeugenden Aktor 6 vorbeigeführt wird, nimmt der Kraftstoff die Abwärme des Aktors 6 auf. Somit wird der Aktor 6 abgekühlt, was auch zur Abkühlung des Zylinders 4 führt bzw. eine Erwärmung des Zylinders vermeidet. Aufgrund der aufgenommenen Abwärme des Aktors 6 wird der Kraftstoff erwärmt. An der Ablauföffnung 14 werden die Strömung B und C des Kraftstoffs wieder zusammengeführt in über eine weitere Kraftstoffleitung beispielsweise zu einem Einspritzventil weitergeleitet.
  • Durch das beschriebene Verfahren zum Betreiben der Kraftstoffpumpe 1 kann die benötigte Fördermenge an Kraftstoff und somit ein ausfallsicherer Betrieb der Kraftstoffpumpe 1 sichergestellt werden.
  • Im Nachfolgenden sind weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele für eine erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe dargestellt. Gleiche Bauteile sind gleich benannt und haben das gleiche Bezugszeichen. Im Wesentlichen werden die Unterscheiden zum ersten Ausführungsbeispiel dargestellt.
  • Die Kraftstoffpumpe 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel (2) unterscheidet sich vom ersten dadurch, dass im ersten Spalt 80 eine Vielzahl von Leitblechen 81 angeordnet ist. Insbesondere sind die Leitbleche 81 mit einem Winkel in Bezug auf die vertikale Richtung R am Zylinder 4 angeordnet und dienen dazu, dass die Abwärme des wärmeerzeugenden Aktors 6 abtransportiert werden kann.
  • In einem dritten Ausführungsbeispiel (3) ist im ersten Spalt 80 ein Labyrinth 82 angeordnet. Das Labyrinth 82 ist aus Leitblechen ausgebildet, welche wechselweise am Zylinder 4 und an einer dem ersten Spalt 8 zugewandten Aktorseite 61 angeordnet sind.
  • In einem vierten Ausführungsbeispiel (4) ist der erste Spalt 8 vollständig mit Metallschaum 83 mit einer für den Kraftstoff durchgängigen Porenanordnung befüllt. Der Metallschaum 83 ist z.B. aus Aluminium ausgebildet.
  • In einem fünften Ausführungsbeispiel (5) ist im ersten Spalt 8 ein Gitter 84 angeordnet, welches aus Blechen oder Draht ausgebildet ist, welche derart angeordnet sind, dass ein netzartiges Gebilde mit durchgängigen Hohlräumen entsteht.
  • In einem sechsten Ausführungsbeispiel (6) ist im ersten Spalt 8 ein isolierender Werkstoff 85 mit einer für den Kraftstoff durchgängigen Porenanordnung angeordnet. Durch das Vorhandensein der Porenanordnung kann der Kraftstoff durch den isolierenden Werkstoff 85 im ersten Spalt 8 hindurchströmen und somit die Abwärme des wärmeerzeugenden Aktors 6 abtransportieren. Außerdem dienen die Isolationseigenschaften des Werkstoffs 85 der thermischen Isolierung des Zylinders 4 vom wärmeerzeugenden Aktor 6.
  • Es sei angemerkt, dass die vorhergehenden Ausführungsformen nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung dienen. Im Rahmen der Erfindung sind verschieden Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
  • Durch das Vorsehen eines ersten Spalts 8 zwischen dem Zylinder 4 und dem Aktor 6 bzw. eines zweiten Spalts 9 zwischen dem Aktor 6 und dem Gehäuse 10 der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe 1 kann sowohl der wärmeerzeugende Aktor 6 als auch der Zylinder 4 deutlich abgekühlt werden. Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass eine Temperaturabnahme von bis zu ca. 7° Celsius beim wärmeerzeugenden Aktor 6 und von bis zu ca. 18° Celsius beim Zylinder 4 möglich ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • GB 2478876 B [0002]

Claims (16)

  1. Kraftstoffpumpe zum Fördern von Kraftstoff, umfassend: • ein Gehäuse (10) • einen Zylinder (4), • einen Kolben (5), welcher im Zylinder (4) angeordnet ist, • einen wärmeerzeugenden Aktor (6) zum Betätigen des Kolbens (5), und • ein Rückstellelement (7) zum Rückstellen des Kolbens (5) in eine Ausgangsposition, • einen ersten Spalt (8), welcher am wärmeerzeugenden Aktor (6) ausgebildet ist, insbesondere zwischen dem Zylinder (4) und dem wärmeerzeugenden Aktor (6) ausgebildet ist, wobei ein erster Kraftstoffpfad (80) durch den ersten Spalt (8) verläuft • ein Einlassventil (2), • ein Auslassventil (3), dadurch gekennzeichnet, • dass das Auslassventil (3) im Kolben (5) angeordnet ist und der Kolben (5) einen Kanal (16) aufweist, über den ein Kraftstoff vom Auslassventil (3) in Richtung des ersten Spalts (8) strömen kann.
  2. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (10) und dem der Kolbenrückseite (17) zugewandten Ende (18) des Zylinders (4) eine Öffnung (11) angeordnet ist, welche den im Kolben (5) ausgebildeten Kanal (16) fluidisch mit dem ersten Spalt (8) verbindet.
  3. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) wenigstens eine Ablauföffnung (14) versehen ist, wobei die wenigstens eine Ablauföffnung (14) an einer Stirnseite (12) und/oder an einer Seitenfläche (13) des Gehäuses (10) ausgebildet ist.
  4. Kraftstoffpumpe nach einem vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zweiten Spalt (9), welcher an einer dem ersten Spalt (8) abgewandten Aktorseite (60) ausgebildet ist, wobei durch den zweiten Spalt (9) ein zweiter Kraftstoffpfad (90) verläuft.
  5. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spalt (9) zwischen dem Aktor (6) und dem Gehäuse (10) ausgebildet ist.
  6. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Breite (b1) des ersten Spalts (8) gleich oder größer als eine maximale Breite (b2) des zweiten Spalts (9) ist.
  7. Kraftstoffpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Breite (b1) des ersten Spalts (8) gleich oder größer als eine maximale Breite (b3) einer Wand (40) des Zylinders (4) ist.
  8. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kraftstoffpfad (80) und/oder der zweite Kraftstoffpfad (90) in vertikaler Richtung (R) verlaufen, wobei eine Strömung (B) durch den ersten Kraftstoffpfad (80) und/oder eine Strömung (C) durch den zweiten Kraftstoffpfad (90) von oben nach unten verläuft.
  9. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kraftstoffpfad (80) und der zweite Kraftstoffpfad (90) aus der Öffnung (11) gemeinsamen gespeist sind.
  10. Kraftstoffpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Spalt (8) eine Vielzahl von Leitblechen (81) angeordnet ist.
  11. Kraftstoffpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Spalt (8) ein Labyrinth (82) angeordnet ist.
  12. Kraftstoffpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Spalt (8) zumindest teilweise Metallschaum (83) mit einer für den Kraftstoff durchgängigen Porenanordnung angeordnet ist.
  13. Kraftstoffpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Spalt (8) ein Gitter (84) angeordnet ist.
  14. Kraftstoffpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Spalt (8) zumindest teilweise ein isolierender Werkstoff (85) mit einer für den Kraftstoff durchgängigen Porenanordnung angeordnet ist.
  15. Fahrzeug, insbesondere Motorrad, umfassend eine Kraftstoffpumpe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche.
  16. Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffpumpe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend ein Gehäuse, einen Zylinder (4), einen Kolben (5), welcher im Zylinder (4) angeordnet ist, einen wärmeerzeugenden Aktor (6) zum Betätigen des Kolbens (5), und ein Rückstellelement (7) zum Rückstellen des Kolbens (5) in eine Ausgangsposition, ein Einlassventil (2), ein Auslassventil (3), welches im Kolben (5) angeordnet ist, wobei Kraftstoff nach der Förderung durch die Kraftstoffpumpe (1) in einen ersten Spalt (8) geführt wird, welcher am wärmeerzeugenden Aktor (6) ausgebildet ist, insbesondere zwischen dem Zylinder (4) und dem wärmeerzeugenden Aktor (6) ausgebildet ist, um den Zylinder (4) und/oder den Aktor (6) abzukühlen.
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