DE102018200715A1 - Fuel delivery device for cryogenic fuels - Google Patents

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Abstract

Kraftstofffördereinrichtung (100) für kryogene Kraftstoffe mit einem Tank (30), einer Hochdruckförderpumpe (1) und einer die Hochdruckförderpumpe (1) mit dem Tank (30) verbindenden Zulaufleitung (18). Die Hochdruckförderpumpe (1) weist dabei ein Pumpengehäuse (2) auf, das eine stufenförmige Längsbohrung (17) aufweist, in der ein Pumpenkolben (4) längsbewegbar angeordnet ist und welche Längsbohrung (17) einen von einem Ende (46) des Pumpenkolbens (4) begrenzten Hochdruckraum (12), einen zwischen der Längsbohrung (17) und dem Pumpenkolben (4) ausgebildeten Niederdruckbereich (26) und einen mit der Zulaufleitung (18) verbundenen Ansaugraum (48) umfasst. Der Pumpenkolben (4) weist in der Längsbohrung (17) einen Führungsabschnitt (19) auf zwischen welchem Führungsabschnitt (19) und der Längsbohrung (17) ein Leckagespalt ausgebildet ist, wobei der Niederdruckbereich (26) mit einer in dem Pumpengehäuse (2) ausgebildeten Rückführleitung (22) verbunden ist. Darüber hinaus ist die Rückführleitung (22) mit dem Ansaugraum (48) verbindbar.

Figure DE102018200715A1_0000
Fuel feed device (100) for cryogenic fuels with a tank (30), a high-pressure feed pump (1) and a feed line (18) connecting the high-pressure feed pump (1) to the tank (30). The high-pressure feed pump (1) in this case has a pump housing (2) which has a stepped longitudinal bore (17) in which a pump piston (4) is longitudinally movably arranged and which longitudinal bore (17) from one end (46) of the pump piston (4 ) limited high-pressure chamber (12), one between the longitudinal bore (17) and the pump piston (4) formed low pressure region (26) and one with the supply line (18) connected to the suction chamber (48). The pump piston (4) has in the longitudinal bore (17) a guide portion (19) between which guide portion (19) and the longitudinal bore (17), a leakage gap is formed, wherein the low pressure region (26) formed with a in the pump housing (2) Return line (22) is connected. In addition, the return line (22) with the suction chamber (48) can be connected.
Figure DE102018200715A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Diese Kraftstofffördereinrichtung findet beispielsweise Anwendung bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen mit einem kryogenen Kraftstoff-Antrieb, insbesondere mit Erdgas.The invention relates to a fuel delivery device for cryogenic fuels according to the preamble of claim 1. This fuel delivery device is used for example in internal combustion engines of motor vehicles with a cryogenic fuel drive, in particular with natural gas.

Stand der TechnikState of the art

In der DE 10 2016 210 734 ist eine Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe beschrieben. Die Kraftstofffördereinrichtung weist einen Tankbehälter und eine einen ersten Antrieb aufweisende Hochdruckförderpumpe auf, die dazu ausgebildet ist, den in dem Tankbehälter gespeicherten flüssigen Kraftstoff gegen einen Systemdruck zu fördern. Die Hochdruckförderpumpe und deren erster Antrieb sind außerhalb des Tankbehälters angeordnet. Weiterhin ist eine Niederdruckförderpumpe mit einem zweiten Antrieb vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, den Kraftstoff auf einen oberhalb des im Tankbehälter herrschenden Drucks zu komprimieren, wobei die Druckseite der Niederdruckförderpumpe mit der Saugseite der Hochdruckförderpumpe verbunden ist.In the DE 10 2016 210 734 is a fuel conveyor for cryogenic fuels described. The fuel delivery device has a tank container and a high-pressure feed pump having a first drive, which is designed to convey the liquid fuel stored in the tank container against a system pressure. The high-pressure pump and the first drive are arranged outside the tank. Furthermore, a low-pressure feed pump is provided with a second drive, which is designed to compress the fuel to a pressure prevailing in the tank container above the pressure side of the low-pressure pump is connected to the suction side of the high-pressure pump.

Durch die unterschiedlichen Druckverhältnisse in der Hochdruckförderpumpe sind Dichtungsvorrichtungen vorgesehen, welche die unterschiedlichen Druckbereiche in der Hochdruckförderpumpe voneinander trennen. Dabei entstehen zwischen den unterschiedlichen Druckbereichen Leckagen, welche üblicherweise über eine Rückführleitung in den Tank zurückgeführt werden. Dies führt jedoch zu einer Erwärmung des Tanks und somit zu einem Druckanstieg, so dass bei Überschreitung des Grenzdruckes ein in dem Tank angeordnetes Druckbegrenzungsventil öffnet und so Schadstoffemissionen an die Umwelt abgegeben werden.Due to the different pressure conditions in the high-pressure feed pump sealing devices are provided which separate the different pressure ranges in the high-pressure feed pump from each other. This creates leaks between the different pressure ranges, which are usually returned to the tank via a return line. However, this leads to a heating of the tank and thus to an increase in pressure, so that when the limit pressure is exceeded, a pressure limiting valve arranged in the tank opens and pollutant emissions are released to the environment.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Kraftstofffördereinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber Vorteil auf, dass trotz Rückführung der Hochdruck-Leckage in den Kraftstoffkreislauf der Hochdruckförderpumpe eine Minimierung der Rückführung der Hochdruck-Leckage in den Tank erfolgt, so dass kein gasförmiger Kraftstoff an die Umwelt abgegeben werden.The fuel delivery device according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that despite return of the high-pressure leakage in the fuel circuit of the high-pressure pump minimizing the return of the high-pressure leakage occurs in the tank, so that no gaseous fuel are released to the environment ,

Dazu weist die Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe einen Tank, eine Hochdruckförderpumpe und eine die Hochdruckförderpumpe mit dem Tank verbindenden Zulaufleitung auf. Die Hochdruckförderpumpe weist ein Pumpengehäuse auf, das eine stufenförmige Längsbohrung aufweist, in der ein Pumpenkolben längsbewegbar angeordnet ist. Weiterhin umfasst die Längsbohrung einen von einem Ende des Pumpenkolbens begrenzten Hochdruckraum, einen zwischen der Längsbohrung und dem Pumpenkolben ausgebildeten Niederdruckbereich und einen mit der Zulaufleitung verbundenen Ansaugraum. Der Pumpenkolben weist in der Längsbohrung einen Führungsabschnitt auf, zwischen welchem Führungsabschnitt und der Längsbohrung ein Leckagespalt ausgebildet ist. Darüber hinaus ist der Niederdruckbereich mit einer in dem Pumpengehäuse ausgebildeten Rückführleitung verbunden und die Rückführleitung mit dem Ansaugraum verbind bar.For this purpose, the fuel delivery device for cryogenic fuels has a tank, a high-pressure delivery pump and a supply line connecting the high-pressure delivery pump to the tank. The high-pressure feed pump has a pump housing, which has a stepped longitudinal bore, in which a pump piston is arranged longitudinally movable. Furthermore, the longitudinal bore comprises a limited by one end of the pump piston high-pressure chamber, a formed between the longitudinal bore and the pump piston low pressure region and connected to the inlet line suction. The pump piston has a guide section in the longitudinal bore, between which guide section and the longitudinal bore a leakage gap is formed. In addition, the low-pressure region is connected to a return line formed in the pump housing and the return line to the suction space bar.

So kann die Hochdruck-Leckage in dem Pumpengehäuse über die Rückführleitung direkt in den Kraftstoffkreislauf der Hochdruckförderpumpe zurückgeleitet werden, ohne dass der Tank hierfür beansprucht wird. Dadurch wird der Tank weder erwärmt noch erfolgt eine Druckerhöhung, so dass kein Kraftstoff aus dem Tank an die Umwelt abgegeben werden muss. Weiterhin erlaubt diese Anordnung ein robusteres Design der Einrichtung und erhöht die Haltezeit des Fahrzeugs nach dem Abstellen. Darüber hinaus sind mehr Freiheitsgrade bei der Auslegung des Pumpenkonzepts vorhanden, wodurch insgesamt eine Vereinfachung des Regelkonzepts der Kraftstofffördereinrichtung erzielt wird.Thus, the high-pressure leakage in the pump housing can be returned via the return line directly into the fuel circuit of the high-pressure feed pump, without the tank is claimed for this. As a result, the tank is neither heated nor there is an increase in pressure, so that no fuel from the tank must be discharged to the environment. Furthermore, this arrangement allows a more robust design of the device and increases the holding time of the vehicle after parking. In addition, there are more degrees of freedom in the design of the pump concept, resulting in an overall simplification of the control concept of the fuel delivery device is achieved.

In einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass in der Rückführleitung ein Schaltventil angeordnet ist, durch welches die Rückführleitung entweder mit dem Ansaugraum oder dem Tank verbindbar ist. So kann beispielsweise der Ansaugraum an der Hochdruckförderpumpe bei zu hohem Gasanteil entlastet werden und die Hochdruck-Leckage mittels des Schaltventils in den Tank zurückgeführt werden.In a first advantageous embodiment of the invention, it is provided that in the return line, a switching valve is arranged, through which the return line is connectable either to the suction chamber or the tank. Thus, for example, the suction chamber can be relieved at the high-pressure pump at high gas content and high-pressure leakage can be returned by means of the switching valve in the tank.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist es vorteilhaft vorgesehen, dass in der Rückführleitung ein Überdruckventil angeordnet ist, welches die Verbindung in Richtung des Ansaugraums oder des Schaltventils freigibt, wenn der Druck in der Rückführleitung höher ist als der Druck im Ansaugraum bzw. der Druck im Tank. So kann die Hochdruck-Leckage über die Rückführleitung in Richtung des Ansaugraums oder des Schaltventils geleitet werden. Vorteilhafterweise beträgt der Druck in dem Niederdruckbereich, in dem Tank oder in dem Ansaugraum maximal zwischen 25 und 30 bar.In a further embodiment of the inventive concept, it is advantageously provided that in the return line, a pressure relief valve is arranged, which releases the connection in the direction of the suction chamber or the switching valve when the pressure in the return line is higher than the pressure in the suction chamber or the pressure in the tank , Thus, the high-pressure leakage can be directed via the return line in the direction of the suction chamber or the switching valve. Advantageously, the pressure in the low-pressure region, in the tank or in the suction chamber is at most between 25 and 30 bar.

In vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass der Niederdruckbereich mittels einer ersten Dichtung vom Hochdruckraum abgedichtet ist, wobei in dem Hochdruckraum ein maximaler Druck von 600 bar herrscht. Die erste Dichtung umfasst in vorteilhafterweise Weise mehrere Kolbenringelemente oder ist als Spaltdichtung ausgebildet. So kann in konstruktiv einfacher Weise eine Abdichtung des Hochdruckraums von dem Niederdruckbereich erfolgen.In an advantageous embodiment, it is provided that the low-pressure region is sealed by a first seal from the high-pressure chamber, wherein in the high-pressure chamber, a maximum pressure of 600 bar prevails. The first seal advantageously comprises a plurality of piston ring elements or is designed as a gap seal. So can be done in a structurally simple way sealing the high-pressure chamber of the low pressure area.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass der Niederdruckbereich mittels einer zweiten Dichtung von einem in der Längsbohrung ausgebildeten Umgebungsdruckbereich abgedichtet ist. Die zweite Dichtung umfasst dabei vorteilhafter Weise einen oder mehrere Dichtringe oder ist als Membranbalg ausgebildet. So kann in konstruktiv einfacher Weise eine Abdichtung des Niederdruckbereichs von dem Umgebungsdruckbereich erfolgen. In a further embodiment of the invention, it is advantageously provided that the low pressure region is sealed by means of a second seal of a formed in the longitudinal bore ambient pressure range. The second seal advantageously comprises one or more sealing rings or is designed as a membrane bellows. Thus, in a structurally simple manner, sealing of the low-pressure region from the ambient pressure region can take place.

In vorteilhafter Weiterbildung ist der Pumpenkolben mittels einer Feder mit einer Kraft entgegen der Richtung des Ansaugraums beaufschlagt. So kann der Pumpenkolben innerhalb des Pumpengehäuses fixiert werden und ist durch Druckunterschiede in der Längsbohrung längsbewegbar.In an advantageous embodiment of the pump piston is acted upon by a spring with a force against the direction of the suction. Thus, the pump piston can be fixed within the pump housing and is longitudinally movable by pressure differences in the longitudinal bore.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass der Ansaugraum über mindestens einen Kanal mit dem Hochdruckraum verbindbar ist. Vorteilhafterweise kann der mindestens eine Kanal mittels eines Saugventils geöffnet oder geschlossen werden.In a further embodiment of the invention, it is advantageously provided that the suction chamber via at least one channel with the high-pressure chamber is connectable. Advantageously, the at least one channel can be opened or closed by means of a suction valve.

In vorteilhafter Weiterbildung ist das Saugventil in dem Ansaugraum von einem Hülsenelement umgeben, an dem sich eine Feder abstützt und die Feder das Saugventil mit einer Kraft in Richtung des Ansaugraums beaufschlagt. So kann auf einfache Art und Weise das Saugventil gegen den mindestens einen Kanal gedrückt werden, so dass eine Verbindung zwischen dem Ansaugraum und dem Hochdruckraum geschlossen ist.In an advantageous embodiment, the suction valve is surrounded in the suction of a sleeve member on which a spring is supported and the spring acts on the suction valve with a force in the direction of the suction. Thus, in a simple manner, the suction valve can be pressed against the at least one channel, so that a connection between the suction chamber and the high-pressure chamber is closed.

In vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass in dem Tank eine weitere Förderpumpe angeordnet ist, welche Kraftstoff aus dem Tank über die Zulaufleitung in den Ansaugraum der Hochdruckförderpumpe fördert. Dies ermöglicht eine variable Anordnung der Hochdruckförderpumpe, so dass diese beispielsweise relativ nahe zum Tankbehälter, oder aber relativ nahe zur Brennkraftmaschine angeordnet werden kann.In an advantageous embodiment, it is provided that in the tank, a further feed pump is arranged, which promotes fuel from the tank via the supply line into the suction of the high pressure pump. This allows a variable arrangement of the high-pressure feed pump, so that it can be arranged, for example, relatively close to the tank container, or relatively close to the internal combustion engine.

Figurenlistelist of figures

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung dargestellt. Es zeigt in

  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung im Längsschnitt,
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung im Längsschnitt,
  • 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung im Längsschnitt.
In the drawings, embodiments of a fuel delivery device according to the invention are shown. It shows in
  • 1 a first embodiment of a fuel delivery device according to the invention in longitudinal section,
  • 2 A second embodiment of a fuel conveyor according to the invention in longitudinal section,
  • 3 a third embodiment of a fuel delivery device according to the invention in longitudinal section.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In der 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung 100 für kryogenen Kraftstoff, beispielsweise Erdgas, im Längsschnitt gezeigt. Die Kraftstofffördereinrichtung 100 weist einen Tank 30, eine Hochdruckförderpumpe 1 und eine Zulaufleitung 18 auf, welche den Tank 30 mit der Hochdruckförderpumpe 1 verbindet.In the 1 is a first embodiment of a fuel delivery device according to the invention 100 for cryogenic fuel, for example natural gas, shown in longitudinal section. The fuel conveyor 100 has a tank 30 , a high pressure pump 1 and a supply line 18 on which the tank 30 with the high pressure pump 1 combines.

Der Tank 30 dient der Speicherung des auf eine Temperatur von beispielsweise -110°C oder weniger herabgekühlten Kraftstoffs. Hierzu weist der Tank 30 einen Innentank 301 und einen Außentank 302 auf, welche durch einen Zwischenraum 303 getrennt sind. Der Zwischenraum 303 ist üblicherweise evakuiert, so dass keine Wärmeeintrag von der Umgebung in den Tank 30 erfolgen kann. Der Innentank 301 ist bis zu einem Füllpegel 51 mit flüssigem Anteil 32 des Kraftstoffs gefüllt. Oberhalb des Füllpegels 51 ist der Kraftstoff in seiner gasförmigen Phase 31 vorhanden.The Tank 30 is used to store the cooled down to a temperature of, for example -110 ° C or less fuel. The tank points to this 30 an inner tank 301 and an outer tank 302 on, which through a gap 303 are separated. The gap 303 is usually evacuated, so no heat input from the environment into the tank 30 can be done. The inner tank 301 is up to a fill level 51 with liquid portion 32 filled the fuel. Above the fill level 51 is the fuel in its gaseous phase 31 available.

Der Tank 30 ist insbesondere in dem flüssigen Anteil des Kraftstoffs von einer Förderpumpe 34 durchsetzt, welche den Kraftstoff aus dem Tank 30 über die Zulaufleitung 18 in Richtung der Hochdruckförderpumpe 1 fördert. Dabei ist in der Zulaufleitung 18 ein Absperrventil 44 angeordnet, welches bei nicht betriebener Kraftstofffördereinrichtung 100 geschlossen ist, um ein Rückströmen von gasförmigen Anteilen des Kraftstoffs aus der Hochdruckförderpumpe 1 in den Tank 30 zu verhindern. Der Tank 30 umfasst darüber hinaus ein Druckbegrenzungsventil 45, so dass bei Überschreitung eines maximalen Grenzdrucks in dem Tank 30 Gas an die Umgebung abgegeben werden kann.The Tank 30 is in particular in the liquid portion of the fuel from a feed pump 34 intersperses which the fuel from the tank 30 via the supply line 18 in the direction of the high pressure pump 1 promotes. It is in the supply line 18 a shut-off valve 44 arranged, which when not operated fuel conveyor 100 is closed to a back flow of gaseous portions of the fuel from the high-pressure feed pump 1 in the tank 30 to prevent. The Tank 30 also includes a pressure relief valve 45 , so that when exceeding a maximum limit pressure in the tank 30 Gas can be discharged to the environment.

Die Hochdruckförderpumpe 1 weist ein Pumpengehäuse 2 auf, in dem eine stufenförmige Längsbohrung 17 ausgebildet ist. In der Längsbohrung 17 ist ein längsbeweglicher Pumpenkolben 4 angeordnet, welcher in der Längsbohrung 17 einen Führungsabschnitt 19 aufweist, zwischen dem und der Längsbohrung 17 ein Leckagespalt 190 ausgebildet ist. Mit einem Ende 46 begrenzt der Pumpenkolben 4 einen Hochdruckraum 12, welcher mit einer Leitung 16 mittels eines Überdruckventils 52 mit einem Hochdruckspeicher verbindbar ist.The high pressure pump 1 has a pump housing 2 in which a stepped longitudinal bore 17 is trained. In the longitudinal bore 17 is a longitudinally movable pump piston 4 arranged, which in the longitudinal bore 17 a guide section 19 between, and between the longitudinal bore 17 a leakage gap 190 is trained. With an end 46 limited the pump piston 4 a high pressure room 12 , which with a pipe 16 by means of a pressure relief valve 52 can be connected to a high-pressure accumulator.

Weiterhin ist in der Längsbohrung 17 ein Ansaugraum 48 ausgebildet, welcher mit der Zulaufleitung 18 verbunden ist und von welchem zwei Kanäle 53 in den Hochdruckraum 12 münden. In dem Ansaugraum 48 ist ein längsbewegbares Saugventil 14 angeordnet, welches in der Längsbohrung 17 einen Führungsabschnitt 55 aufweist und mit einem tellerförmigen Ende 54 in den Hochdruckraum 12 hineinragt. In dem Ansaugraum 48 ist das Saugventil 14 von einem Hülsenelement 36 umgeben und mit diesem fest verbunden, an welchem sich einerseits eine Feder 38 abstützt. Andererseits stützt sich die Feder 38 an dem Pumpengehäuse 2 ab und drückt das Saugventil 14 an einen in dem Pumpengehäuse 2 ausgebildeten Ventilsitz 56, so dass das Saugventil 14 mit seinem tellerförmigen Ende 54 die Kanäle 53 sperrt.Furthermore, in the longitudinal bore 17 a suction chamber 48 formed, which with the supply line 18 is connected and from which two channels 53 in the high pressure room 12 lead. In the suction room 48 is a longitudinally movable suction valve 14 arranged, which in the longitudinal bore 17 a guide section 55 has and with a plate-shaped end 54 in the high pressure room 12 protrudes. In the suction room 48 is the suction valve 14 from a sleeve element 36 surrounded and with this firmly connected, on which on the one hand a spring 38 supported. On the other hand, the spring is supported 38 on the pump housing 2 and pushes the suction valve 14 to one in the pump housing 2 trained valve seat 56 so that the suction valve 14 with its plate-shaped end 54 the channels 53 locks.

Zwischen der Längsbohrung 17 und dem Pumpenkolben 4 ist ein Niederdruckbereich 26 ausgebildet, welcher mit einer in dem Pumpengehäuse 2 ausgebildeten Rückführleitung 22 verbunden ist. Diese Rückführleitung 22 ist mittels eines Überdruckventils 20 mit dem Ansaugraum 48 verbunden. Der Pumpenkolben 4 ist von einer ersten Dichtung 10 umgeben, hier als Kolbenringe ausgebildet, durch welche der Hochdruckraum 12 von dem Niederdruckbereich 26 abgedichtet ist, so dass lediglich über den Leckagespalt Kraftstoff aus dem Hochdruckraum 12 in den Niederdruckbereich 26 eintreten kann. An der dem Hochdruckraum 12 abgewandten Seite grenzt der Niederdruckbereich 26 an einen Umgebungsdruckbereich 25 mit beispielsweise 1 bar, wobei der Niederdruckbereich 26 mittels einer zweiten Dichtung 8, hier als Dichtringe ausgebildet, von dem Umgebungsdruckbereich 25 abgedichtet ist. Der Umgebungsdruckbereich 25 ist über einen Kanal 6 mit der Umgebung verbind bar.Between the longitudinal bore 17 and the pump piston 4 is a low pressure area 26 formed, which with a in the pump housing 2 trained return line 22 connected is. This return line 22 is by means of a pressure relief valve 20 with the suction chamber 48 connected. The pump piston 4 is from a first seal 10 surrounded, here formed as piston rings, through which the high-pressure chamber 12 from the low pressure area 26 is sealed, so that only about the leakage gap fuel from the high-pressure chamber 12 in the low pressure area 26 can occur. At the high pressure room 12 the side facing away from the low pressure area 26 to an ambient pressure range 25 with for example 1 bar, the low pressure area 26 by means of a second seal 8th , here designed as sealing rings, from the ambient pressure range 25 is sealed. The ambient pressure range 25 is over a channel 6 Connectable with the environment.

Mit seinem dem Ansaugraum 48 abgewandten Ende ist der Pumpenkolben 4 in einem Steuerraum 47 angeordnet, wobei der Kraftstoffdruck in dem Steuerraum 47 über einen Kanal 5 abbaubar ist. Der Steuerraum 47 ist über Dichtungen 57 von dem Umgebungsdruckbereich 25 abgedichtet. Weiterhin ist in dem Steuerraum 47 eine Feder 24 angeordnet, welche den Pumpenkolben 4 in Richtung einer Öffnung 58 kraftbeaufschlagt. Die Öffnung 58 ist dabei mit einem nicht gezeigten Hydrauliksystem zum Antrieb der Hochdruckförderpumpe 1 verbunden.With his intake 48 opposite end is the pump piston 4 in a control room 47 arranged, the fuel pressure in the control room 47 over a canal 5 is degradable. The control room 47 is about seals 57 from the ambient pressure area 25 sealed. Furthermore, in the control room 47 a feather 24 arranged, which the pump piston 4 in the direction of an opening 58 with force. The opening 58 is doing with a hydraulic system, not shown, for driving the high-pressure pump 1 connected.

Die Funktionsweise der Kraftstofffördereinrichtung 100 ist wie folgt:The operation of the fuel conveyor 100 is as follows:

Bei Betrieb der Kraftstofffördereinrichtung 100 fördert die Vorförderpumpe 34 Kraftstoff aus dem Tank 30 über die Zulaufleitung 18 in Richtung Ansaugraum 48 der Hochdruckförderpumpe 1. Der Druck des geförderten flüssigen Kraftstoffs liegt beispielsweise nicht höher als zwischen 25 und 30 bar. Durch Längsbewegungen des Saugventils 14 und des Pumpenkolbens 4 wird der Kraftstoff durch die Hochdruckförderpumpe 1 gefördert und auf einen angesprochenen Systemdruck von beispielsweise 500 bar komprimiert. Der komprimierte Kraftstoff kann dann beispielsweise Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine zugeführt werden.During operation of the fuel delivery device 100 promotes the pre-feed pump 34 Fuel from the tank 30 via the supply line 18 in the direction of intake 48 the high-pressure pump 1 , For example, the pressure of the delivered liquid fuel is not higher than between 25 and 30 bar. By longitudinal movements of the suction valve 14 and the pump piston 4 the fuel is passing through the high pressure pump 1 promoted and compressed to an addressed system pressure of for example 500 bar. The compressed fuel can then be supplied to injection valves of an internal combustion engine, for example.

Über den Leckagespalt 190 strömt Kraftstoff von dem Hochdruckraum 12 in Richtung des Niederdruckbereichs 26 und kann über die Rückführleitung 22 wieder in den Ansaugraum 48 und damit in den Kraftstoffkreislauf der Hochdruckförderpumpe 1 zurückgeführt werden. In der Rückführleitung 22 ist das Überdruckventil 20 angeordnet, welches die Verbindung in Richtung des Ansaugraums 48 freigibt, wenn der Druck in der Rückführleitung 22 höher ist als der Druck im Ansaugraum 48. So kann der über den Leckagespalt 190 angesammelte Kraftstoff in der Rückführleitung 22 aufgenommen und wieder in den Kraftstoffkreislauf der Hochdruckförderpumpe 1 geführt werden, ohne dass zuerst eine Rückführung in den Tank 30 erfolgt.About the leakage gap 190 fuel flows from the high pressure space 12 in the direction of the low pressure area 26 and can via the return line 22 back into the intake 48 and thus in the fuel circuit of the high pressure pump 1 to be led back. In the return line 22 is the pressure relief valve 20 arranged, which connects in the direction of the suction 48 releases when the pressure in the return line 22 higher than the pressure in the suction chamber 48 , So can the over the leakage gap 190 accumulated fuel in the return line 22 taken and back into the fuel circuit of the high pressure pump 1 be guided without first a return to the tank 30 he follows.

Fig.2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung 100 im Längsschnitt. Bauteile mit gleicher Funktion wurden mit derselben Bezugsziffer bezeichnet wie in 1. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht in Aufbau und Funktionsweise weitestgehend dem ersten, wobei sie sich in der Ausgestaltung der Rückführleitung 22 unterscheiden. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist in der Rückführleitung 22 zusätzlich ein Schaltventil 50 angeordnet, durch welches die Rückführleitung 22 entweder mit dem Ansaugraum 48 oder dem Tank 30 verbindbar ist. Bei bestimmten Betriebszuständen, beispielsweise zu Beginn eines Betriebs oder im Teillastbereich mit geringer Fördermenge in der Hochdruckförderpumpe 1 führt die Rückführung des Kraftstoffs aus dem Niederdruckbereich 22 in den Ansaugraum 48 zu einem zu hohen gasförmigen Anteil an Kraftstoff. In diesem Fall kann durch das Schaltventil 50 die Rückführung des Kraftstoffs in den Tank veranlasst werden.Fig . 2 shows a second embodiment of a fuel delivery device according to the invention 100 in longitudinal section. Components with the same function have been given the same reference number as in 1 , The second embodiment corresponds in construction and operation largely the first, wherein they are in the embodiment of the return line 22 differ. In the second embodiment is in the return line 22 in addition a switching valve 50 arranged through which the return line 22 either with the suction chamber 48 or the tank 30 is connectable. In certain operating conditions, for example, at the beginning of an operation or in the partial load range with low flow in the high pressure pump 1 leads the return of the fuel from the low pressure area 22 in the suction room 48 too high a gaseous content of fuel. In this case, through the switching valve 50 the return of the fuel into the tank are caused.

3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung 100 im Längsschnitt, wobei dieses Ausführungsbeispiel dem zweiten aus der 2 bis auf die Ausgestaltung der ersten Dichtung 10 und der zweiten Dichtung 8 entspricht. Die erste Dichtung 10 ist hier als Spaltdichtung ausgebildet. Die zweite Dichtung 8 hingegen ist als Membranbalg ausgebildet, welche einen weiteren Niederdruckbereich 60, anstelle des Umgebungsdruckbereichs 25 aus der 2, von dem Steuerraum 47 trennt. Der ursprüngliche Niederdruckbereich 26, welche auch mit der Rückführleitung 22 verbunden ist, ist über zwischen der Längsbohrung 17 und dem Pumpenkolben 4 angeordneten Drosseln 65 mit dem weiteren Niederdruckbereich 60 verbunden. So kann in einfacher Weise die Leckagemenge aus dem Leckagespalt 190 in Richtung der Rückführleitung 22 variiert werden. 3 shows a third embodiment of a fuel delivery device according to the invention 100 in longitudinal section, this embodiment of the second of the 2 except for the design of the first seal 10 and the second seal 8th equivalent. The first seal 10 is designed here as a gap seal. The second seal 8th on the other hand, it is designed as a membrane bellows, which is another low-pressure region 60 , instead of the ambient pressure range 25 from the 2 , from the control room 47 separates. The original low pressure area 26 which also with the return line 22 is connected, is between between the longitudinal bore 17 and the pump piston 4 arranged throttles 65 with the further low pressure area 60 connected. Thus, in a simple manner, the leakage amount from the leakage gap 190 in the direction of the return line 22 be varied.

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Claims (15)

Kraftstofffördereinrichtung (100) für kryogene Kraftstoffe mit einem Tank (30), einer Hochdruckförderpumpe (1) und einer die Hochdruckförderpumpe (1) mit dem Tank (30) verbindenden Zulaufleitung (18), wobei die Hochdruckförderpumpe (1) ein Pumpengehäuse (2) aufweist, das eine stufenförmige Längsbohrung (17) aufweist, in der ein Pumpenkolben (4) längsbewegbar angeordnet ist und welche Längsbohrung (17) einen von einem Ende (46) des Pumpenkolbens (4) begrenzten Hochdruckraum (12), einen zwischen der Längsbohrung (17) und dem Pumpenkolben (4) ausgebildeten Niederdruckbereich (26) und einen mit der Zulaufleitung (18) verbundenen Ansaugraum (48) umfasst, wobei der Pumpenkolben (4) in der Längsbohrung (17) einen Führungsabschnitt (19) aufweist, zwischen welchem Führungsabschnitt (19) und der Längsbohrung (17) ein Leckagespalt ausgebildet ist, wobei der Niederdruckbereich (26) mit einer in dem Pumpengehäuse (2) ausgebildeten Rückführleitung (22) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung (22) mit dem Ansaugraum (48) verbindbar ist.A fuel delivery device (100) for cryogenic fuels comprising a tank (30), a high-pressure feed pump (1) and a feed line (18) connecting the high-pressure feed pump (1) to the tank (30), the high-pressure feed pump (1) having a pump housing (2) , which has a step-shaped longitudinal bore (17) in which a pump piston (4) is arranged to be longitudinally movable and which longitudinal bore (17) has a high-pressure space (12) bounded by one end (46) of the pump piston (4), one between the longitudinal bore (17 ) and the pump piston (4) formed low pressure region (26) and a with the supply line (18) connected to the suction chamber (48), wherein the pump piston (4) in the longitudinal bore (17) has a guide portion (19), between which guide portion ( 19) and the longitudinal bore (17), a leakage gap is formed, wherein the low-pressure region (26) with a in the pump housing (2) formed return line (22), characterized gekenn records that the return line (22) with the suction chamber (48) is connectable. Kraftstofffördereinrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rückführleitung (22) ein Schaltventil (50) angeordnet ist, durch welches die Rückführleitung (22) entweder mit dem Ansaugraum (48) oder dem Tank (30) verbindbar ist.Fuel conveyor (100) according to Claim 1 , characterized in that in the return line (22) a switching valve (50) is arranged, through which the return line (22) with either the suction chamber (48) or the tank (30) is connectable. Kraftstofffördereinrichtung (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rückführleitung (22) ein Überdruckventil (20) angeordnet ist, welches die Verbindung in Richtung des Ansaugraums (48) oder des Schaltventils (50) freigibt, wenn der Druck in der Rückführleitung (22) höher ist als der Druck im Ansaugraum (48) bzw. der Druck im Tank (30).Fuel conveyor (100) according to Claim 2 , characterized in that in the return line (22) a pressure relief valve (20) is arranged, which releases the connection in the direction of the suction chamber (48) or the switching valve (50) when the pressure in the return line (22) is higher than that Pressure in the suction chamber (48) or the pressure in the tank (30). Kraftstofffördereinrichtung (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in dem Niederdruckbereich (26), in dem Tank (30) oder in dem Ansaugraum (48) maximal zwischen 25 und 30 bar beträgt.Fuel conveyor (100) according to Claim 3 , characterized in that the pressure in the low-pressure region (26), in the tank (30) or in the suction chamber (48) is a maximum of between 25 and 30 bar. Kraftstofffördereinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckbereich (26) mittels einer ersten Dichtung (10) vom Hochdruckraum (12) abgedichtet ist, wobei in dem Hochdruckraum (12) ein maximaler Druck von 600 bar herrscht.Fuel delivery device (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the low-pressure region (26) by means of a first seal (10) from the high-pressure chamber (12) is sealed, wherein in the high-pressure chamber (12) a maximum pressure of 600 bar prevails. Kraftstofffördereinrichtung (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtung (10) mehrere Kolbenringelemente umfasst.Fuel conveyor (100) according to Claim 5 , characterized in that the first seal (10) comprises a plurality of piston ring elements. Kraftstofffördereinrichtung (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtung (10) als Spaltdichtung ausgebildet ist.Fuel conveyor (100) according to Claim 5 , characterized in that the first seal (10) is designed as a gap seal. Kraftstofffördereinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckbereich (26) mittels einer zweiten Dichtung (8) von einem in der Längsbohrung (17) ausgebildeten Umgebungsdruckbereich (25) abgedichtet ist.Fuel delivery device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the low-pressure region (26) is sealed by means of a second seal (8) by an ambient pressure region (25) formed in the longitudinal bore (17). Kraftstofffördereinrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtung (8) einen oder mehrere Dichtringe umfasst.Fuel conveyor (100) according to Claim 8 , characterized in that the second seal (8) comprises one or more sealing rings. Kraftstofffördereinrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtung (10) als Membranbalg ausgebildet ist.Fuel conveyor (100) according to Claim 8 , characterized in that the second seal (10) is designed as a diaphragm bellows. Kraftstofffördereinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (4) mittels einer Feder (24) mit einer Kraft entgegen der Richtung des Ansaugraums (48) beaufschlagt ist.Fuel delivery device (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the pump piston (4) by means of a spring (24) with a force against the direction of the suction chamber (48) is acted upon. Kraftstofffördereinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugraum (48) über mindestens einen Kanal (53) mit dem Hochdruckraum (12) verbindbar ist.Fuel delivery device (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the suction chamber (48) via at least one channel (53) with the high-pressure chamber (12) is connectable. Kraftstofffördereinrichtung (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kanal (53) mittels eines Saugventils (14) geöffnet oder geschlossen werden kann.Fuel conveyor (100) according to Claim 12 , characterized in that the at least one channel (53) by means of a suction valve (14) can be opened or closed. Kraftstofffördereinrichtung (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugventil (14) in dem Ansaugraum (48) von einem Hülsenelement (36) umgeben ist, an dem sich eine Feder (38) abstützt und die Feder (38) das Saugventil (14) mit einer Kraft in Richtung des Ansaugraums (48) beaufschlagt.Fuel conveyor (100) according to Claim 13 , characterized in that the suction valve (14) in the suction space (48) by a sleeve member (36) is surrounded, on which a spring (38) is supported and the spring (38) the suction valve (14) with a force in the direction the suction chamber (48) acted upon. Kraftstofffördereinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Tank (30) eine weitere Förderpumpe (34) angeordnet ist, welche Kraftstoff aus dem Tank (30) über die Zulaufleitung (18) in den Ansaugraum (48) der Hochdruckförderpumpe (1) fördert.Fuel delivery device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that in the tank (30) a further feed pump (34) is arranged, which fuel from the tank (30) via the supply line (18) into the suction space (48) High-pressure feed pump (1) promotes.
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