DE102021209214A1 - Pump group with a high-pressure pump and a low-pressure pump - Google Patents

Pump group with a high-pressure pump and a low-pressure pump Download PDF

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Abstract

Es wird eine Pumpengruppe mit einer Hochdruckpumpe (14) und einer über einen Zulauf (60) Fluid der Hochdruckpumpe (14) zuführenden Niederdruckpumpe (10) vorgeschlagen. Die Hochdruckpumpe (14) weist wenigstens ein Pumpenelement (30) mit einem einen Pumpenarbeitsraum (36) begrenzenden Pumpenkolben (32) auf, der über einen in einer Stößelführung (50) beweglich geführten Stößel (42) in einer Hubbewegung antreibbar ist. Der Stößel (42) ist zumindest mittelbar durch eine Stößelfeder (56) zu einem Nocken (18) oder Exzenter einer Antriebswelle (38) der Hochdruckpumpe (14) hin beaufschlagt. Der Stößel (42) begrenzt auf seiner dem Nocken (18) oder Exzenter abgewandten Seite in der Stößelführung (50) einen Raum (54), der hydraulisch mit dem Zulauf (60) verbunden ist.A pump group with a high-pressure pump (14) and a low-pressure pump (10) supplying fluid to the high-pressure pump (14) via an inlet (60) is proposed. The high-pressure pump (14) has at least one pump element (30) with a pump piston (32) that delimits a pump working chamber (36) and can be driven in a lifting movement via a ram (42) that is movably guided in a ram guide (50). The tappet (42) is acted upon at least indirectly by a tappet spring (56) in the direction of a cam (18) or eccentric of a drive shaft (38) of the high-pressure pump (14). On its side facing away from the cam (18) or eccentric, the tappet (42) delimits a space (54) in the tappet guide (50) which is hydraulically connected to the inlet (60).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Pumpengruppe mit einer Hochdruckpumpe und einer Niederdruckpumpe nach der Gattung des Anspruchs 1.The invention is based on a pump group with a high-pressure pump and a low-pressure pump according to the preamble of claim 1.

Eine solche Pumpengruppe ist durch die xx A1 bekannt. Diese Pumpengruppe dient zur Förderung von Kraftstoff in einem Kraftstoffeinspritzsysten und weist eine Hochdruckpumpe und eine über einen Zulauf Kraftstoff zur Hochdruckpumpe fördernde Niederdruckpumpe auf. Die Hochdruckpumpe weist wenigstens ein Pumpenelement mit einem Pumpenkolben auf, der einen Pumpenarbeitsraum begrenzt und der über einen Stößel in einer Hubbewegung angetrieben wird. Der Zulauf der Niederdruckpumpe mündet in einen Innenraum des Gehäuses und aus diesem wird der Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum zugeführt. Der Stößel ist als Rollenstößel ausgebildet und stützt sich über eine in diesem drehbar angeordnete Rolle an einem Nocken einer Antriebswelle der Hochdruckpumpe ab. Der Stößel ist in einer in einem Gehäuse der Hochdruckpumpe ausgebildeten Stößelführung geführt. Der Stößel wird durch eine Stößelfeder zum Nocken hin gedrückt, wodurch dessen Anlage am Nocken auch beim Saughub des Pumpenkolbens bewirkt wird, wenn dieser Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum ansaugt. Mit zunehmender Drehzahl der Antriebswelle nehmen die auf den Stößel wirkenden Kräfte zu und es ist eine hohe Kraft der Stößelfeder erforderlich, um die Anlage am Nocken sicherzustellen. Eine hohe Kraft der Stößelfeder führt jedoch dazu, dass eine hohe Leistung zum Antrieb der Antriebswelle erforderlich ist, da die Kraft der Stößelfeder beim Förderhub des Pumpenkolbens überwunden werden muss wenn dieser Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum verdrängt. Eine Stößelfeder mit hoher Steifigkeit führt somit zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrads der Pumpengruppe.Such a pump group is known from the xx A1. This group of pumps serves to deliver fuel in a fuel injection system and has a high-pressure pump and a low-pressure pump delivering fuel to the high-pressure pump via an inlet. The high-pressure pump has at least one pump element with a pump piston, which delimits a pump working chamber and is driven in a lifting movement by a ram. The inlet of the low-pressure pump opens into an interior space of the housing and from this the fuel is fed into the pump working space. The tappet is designed as a roller tappet and is supported on a cam of a drive shaft of the high-pressure pump via a roller arranged rotatably in this tappet. The tappet is guided in a tappet guide formed in a housing of the high-pressure pump. The tappet is pressed towards the cam by a tappet spring, whereby its contact with the cam is also brought about during the intake stroke of the pump piston when this fuel is sucked into the pump working chamber. As the speed of the drive shaft increases, the forces acting on the tappet increase and a large force of the tappet spring is required to ensure contact with the cam. However, a high force of the plunger spring means that a high power is required to drive the drive shaft, since the force of the plunger spring has to be overcome during the delivery stroke of the pump piston when this fuel is displaced from the pump working chamber. A high-rigidity plunger spring thus leads to a deterioration in the efficiency of the pump group.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Die erfindungsgemäße Pumpengruppe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die hydraulische Verbindung des vom Stößel begrenzten Raums der Stößelführung mit dem Zulauf in diesem der von der Niederdruckpumpe erzeugte Druck wirkt, durch den eine die Stößelfeder unterstützende Kraft auf den Stößel erzeugt wird. Die Kraft und Steifigkeit der Stößelfeder kann dadurch reduziert werden oder bei gleicher Kraft und Steifigkeit der Stößelfeder kann die Pumpengruppe mit einer höheren Drehzahl betrieben werden.The pump group according to the invention with the features according to claim 1 has the advantage that the hydraulic connection between the space of the ram guide delimited by the ram and the inlet acts on the pressure generated by the low-pressure pump, which generates a force that supports the ram spring on the ram becomes. The force and rigidity of the plunger spring can be reduced as a result, or the pump group can be operated at a higher speed with the same force and rigidity of the plunger spring.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Pumpengruppe angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ergibt sich infolge des mit zunehmender Drehzahl steigenden Förderdrucks der Niederdruckpumpe in besonders vorteilhafter Weise eine mit zunehmender Drehzahl zunehmende Kraft auf den Stößel. Eine erhöhte Kraft aud den Stößel wirkt somit in den Betriebsbereichen mit hoher Drehzahl und nicht bei niedrigen Drehzahlen, wenn diese nicht erforderlich ist.Advantageous refinements and developments of the pump group according to the invention are specified in the dependent claims. As a result of the delivery pressure of the low-pressure pump increasing with increasing speed, the embodiment according to claim 2 results in a particularly advantageous manner in a force on the tappet which increases with increasing speed. Increased force on the ram is thus applied in the high speed operating ranges and not at low speeds when not required.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt in vereinfachter Darstellung eine Pumpengruppe in einem Längsschnitt mit einer Hochdruckpumpe und einer Niederdruckpumpe.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and explained in more detail in the following description. The figure shows a pump group in a simplified representation in a longitudinal section with a high-pressure pump and a low-pressure pump.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

In der Figur ist eine Pumpengruppe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Pumpengruppe weist eine Niederdruckpumpe 10 auf, durch die Kraftstoff aus einem Vorratstank 12 angesaugt und zu einer Hochdruckpumpe 14 als weiteren Bestandteil der Pumpengruppe gefördert wird. Durch die Hochdruckpumpe 14 wird Kraftstoff in einen Hochdruckspeicher 16 gefördert, mit dem wiederum Injektoren verbunden sind, durch die Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. In the figure, a pump group for a fuel injection device of an internal combustion engine of a motor vehicle is shown. The pump group has a low-pressure pump 10 through which fuel is sucked in from a storage tank 12 and conveyed to a high-pressure pump 14 as a further component of the pump group. The high-pressure pump 14 delivers fuel to a high-pressure accumulator 16, to which injectors are connected in turn, through which fuel is injected into the cylinders of the internal combustion engine.

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird durch eine elektronische Steuereinrichtung gesteuert, die auch die Kraftstoffförderung durch die Hochdruckpumpe 14 steuert.The fuel injector is controlled by an electronic controller which also controls fuel delivery by the high pressure pump 14 .

Die Hochdruckpumpe 14 weist wenigstens ein Pumpenelement 30 auf, das einen Pumpenkolben 32 umfasst, der in einer Zylinderbohrung 34 dicht geführt ist und in dieser einen Pumpenarbeitsraum 36 begrenzt. Die Zylinderbohrung 34 ist in einem Zylinderkopf 35 der Hochdruckpumpe 14 ausgebildet. Die Hochdruckpumpe 14 weist eine Antriebswelle 38 auf, die wenigstens einen Exzenter oder Nocken 40 aufweist. Die Antriebswelle 38 wird beispielsweise durch die Brennkraftmaschine mechanisch angetrieben und rotiert im Betrieb der Pumpe 14 um eine Drehachse 39.The high-pressure pump 14 has at least one pump element 30, which includes a pump piston 32, which is guided tightly in a cylinder bore 34 and delimits a pump working chamber 36 in this. The cylinder bore 34 is formed in a cylinder head 35 of the high-pressure pump 14 . The high-pressure pump 14 has a drive shaft 38 which has at least one eccentric or cam 40 . The drive shaft 38 is driven mechanically by the internal combustion engine, for example, and rotates about an axis of rotation 39 when the pump 14 is in operation.

Der Pumpenkolben 32 des Pumpenelements 30 stützt sich über einen Stößel 42 am Nocken 40 ab, wobei der Stößel 42 beispielsweise als Rollenstößel ausgebildet ist, in dem eine auf dem Nocken 40 abrollende Rolle 44 drehbar gelagert ist. Der Pumpenarbeitsraum 36 ist über ein Einlassventil 46 mit der Druckseite der Niederdruckpumpe 10 verbindbar und über ein Auslassventil 48 mit dem Hochdruckspeicher 16 verbindbar. Es kann vorgesehen sein, dass der von der Niederdruckpumpe 10 geförderte Kraftstoff zunächst durch den Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 14 geführt wird und von dort zum Einlassventil 46 weitergeführt wird.The pump piston 32 of the pump element 30 is supported on the cam 40 via a tappet 42, the tappet 42 being designed, for example, as a roller tappet in which a roller 44 rolling on the cam 40 is rotatably mounted. The pump work chamber 36 can be connected to the pressure side of the low-pressure pump 10 via an inlet valve 46 and to the high-pressure accumulator 16 via an outlet valve 48 . It can be provided that the fuel delivered by the low-pressure pump 10 is first routed through the drive area of the high-pressure pump 14 and is routed from there to the inlet valve 46 .

Der Stößel 42 ist in einer Stößelführung 50 beweglich geführt, die beispielsweise als Bohrung in einerm Gehäuse 52 der Hochdruckpumpe 14 ausgebildet ist. Der Stößel 42 begrenzt in der Stößelführung 50 auf dessen dem Nocken 18 abgewandter Seite einen Raum 54. Der Stößel 42 ist durch eine Stößelfeder 56 zum Nocken 18 hin beaufschlagt. Der Stößel 42 kann eine oder mehrere Durchgangsöffnungen 43 aufweisen, die beide Seiten des Stößels 42 in der Stößelführung 50 miteinander verbindet.The ram 42 is movably guided in a ram guide 50 which is designed, for example, as a bore in a housing 52 of the high-pressure pump 14 . The plunger 42 limits a space 54 in the plunger guide 50 on its side facing away from the cam 18 . The plunger 42 is acted upon by a plunger spring 56 towards the cam 18 . The plunger 42 can have one or more through openings 43 which connect both sides of the plunger 42 in the plunger guide 50 with one another.

Von der Niederdruckpumpe 10 geförderter Kraftstoff wird durch einen Zulauf 60 der Hochdruckpumpe 14 zugeführt wobei der Zulauf 60 beispielsweise als Zulaufbohrung im Gehäuse 52 der Hochdruckpumpe 14 ausgebildet ist. Die Antriebswelle 38 und der Stößel 42 sind Teil des Antriebsbereichs der Hochdruckpumpe 14 und sind in einem Innenraum 62 des Gehäuses 52 angeordnet. Die Zulaufbohrung 60 mündet in den Innenraum 62 des Gehäuses 52, der somit mit Kraftstoff gefüllt ist und der Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 14 wird durch von der Niederdruckpumpe 10 zugeführten Kraftstoff geschmiert. Durch die Durchgangsöffnung 43 im Stößel 42 wird eine Durchströmung des Stößels 42 bei dessen Hubbewegung ermöglicht, da sowohl der Innenraum 62 als auch der Raum 54 mit Kraftstoff gefüllt sind.Fuel delivered by the low-pressure pump 10 is supplied to the high-pressure pump 14 through an inlet 60 , the inlet 60 being designed, for example, as an inlet bore in the housing 52 of the high-pressure pump 14 . The drive shaft 38 and the tappet 42 are part of the drive area of the high-pressure pump 14 and are arranged in an interior space 62 of the housing 52 . The inlet bore 60 opens into the interior 62 of the housing 52, which is thus filled with fuel and the drive area of the high-pressure pump 14 is lubricated by the fuel supplied by the low-pressure pump 10. Through the through-opening 43 in the tappet 42, a flow through the tappet 42 is made possible during its lifting movement, since both the interior space 62 and the space 54 are filled with fuel.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der vom Stößel 42 begrenzte Raum 54 mit der Zulaufbohrung 60 hydraulisch verbunden ist, beispielsweise in Form einer Verbindungsbohrung 64 im Gehäuse 52. Durch die Verbindungsbohrung 64 wirkt im Raum 54 der von der Niederdruckpumpe 10 erzeugte Druck. Durch den im Raum 54 herrschenden Druck wird eine zum Nocken 18 hin gerichtete Kraft auf den Stößel 42 erzeugt, die die Kraft der Stößelfeder 56 unterstützt.The invention provides that the space 54 delimited by the tappet 42 is hydraulically connected to the inlet bore 60, for example in the form of a connecting bore 64 in the housing 52. The pressure generated by the low-pressure pump 10 acts through the connecting bore 64 in the space 54. Due to the pressure prevailing in space 54, a force directed toward cam 18 is generated on tappet 42, which supports the force of tappet spring 56.

Die Niederdruckpumpe 10 kann als Zahnradpumpe mit Zahnrädern 11, als Innenzahnradpumpe oder Flügelzellenpumpe ausgebildet sein. Die Niederdruckpumpe 10 kann eine elektrisch angetriebene Pumpe sein. Vorzugsweise ist die Niederdruckpumpe 10 jedoch mechanisch von der Antriebswelle 38 der Hochdruckpumpe 14 angetrieben und weist somit die gleiche Drehzahl wie die Hochdruckpumpe 14 auf. Mit zunehmender Drehzahl wird durch die Niederdruckpumpe 10 ein zunehmender Druck erzeugt und dadurch eine zunehmende Kraft auf den Stößel 42 erzeugt. Eine Unterstützung der Stößelfeder 56 erfolgt somit direkt abhängig von der Drehzahl und ist vor allem bei hohen Drehzahlen wirksam.The low-pressure pump 10 can be designed as a gear pump with gears 11, as an internal gear pump or vane pump. The low-pressure pump 10 can be an electrically driven pump. However, the low-pressure pump 10 is preferably driven mechanically by the drive shaft 38 of the high-pressure pump 14 and thus has the same speed as the high-pressure pump 14 . With increasing speed, an increasing pressure is generated by the low-pressure pump 10 and an increasing force is thereby generated on the tappet 42 . A support of the plunger spring 56 is thus directly dependent on the speed and is effective especially at high speeds.

Claims (9)

Pumpengruppe mit einer Hochdruckpumpe (14) und einer über einen Zulauf (60) Fluid der Hochdruckpumpe (14) zuführenden Niederdruckpumpe (10), wobei die Hochdruckpumpe (14) wenigstens ein Pumpenelement (30) mit einem einen Pumpenarbeitsraum (36) begrenzenden Pumpenkolben (32) aufweist, der über einen in einer Stößelführung (50) beweglich geführten Stößel (42) in einer Hubbewegung antreibbar ist, wobei der Stößel (42) zumindest mittelbar durch eine Stößelfeder (56) zu einem Nocken (18) oder Exzenter einer Antriebswelle (38) der Hochdruckpumpe (14) hin beaufschlagt ist und wobei der Stößel (42) auf seiner dem Nocken (18) oder Exzenter abgewandten Seite in der Stößelführung (50) einen Raum (54) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (54) hydraulisch mit dem Zulauf (60) verbunden ist.Pump group with a high-pressure pump (14) and a low-pressure pump (10) supplying fluid to the high-pressure pump (14) via an inlet (60), the high-pressure pump (14) having at least one pump element (30) with a pump piston (32 ) which can be driven in a lifting movement via a ram (42) movably guided in a ram guide (50), the ram (42) being connected at least indirectly by a ram spring (56) to a cam (18) or eccentric of a drive shaft (38 ) of the high-pressure pump (14) and the tappet (42) delimiting a space (54) on its side facing away from the cam (18) or eccentric in the tappet guide (50), characterized in that the space (54) is hydraulically is connected to the inlet (60). Pumpengruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruckpumpe (10) durch die Antriebswelle (38) der Hochdruckpumpe (14) angetrieben wird.pump group claim 1 , characterized in that the low-pressure pump (10) is driven by the drive shaft (38) of the high-pressure pump (14). Pumpengruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (54) direkt mit dem Zulauf (60) hydraulisch verbunden ist.pump group claim 1 or 2 , characterized in that the space (54) is hydraulically connected directly to the inlet (60). Pumpengruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (14) ein Gehäuse (52) aufweist, in dem die Stößelführung (50) vorgesehen ist, dass der Zulauf in Form einer Zulaufbohrung (60) ausgebildet ist und dass der Raum (54) über eine Verbindungsbohrung (62) mit der Zulaufbohrung (60) verbunden ist.Pump group according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the high-pressure pump (14) has a housing (52) in which the tappet guide (50) is provided, that the inlet is designed in the form of an inlet bore (60) and that the space (54) via a connecting bore ( 62) is connected to the inlet bore (60). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des elektrisch betätigten Einlassventils (54) und der Zumesseinrichtung (75) durch die Steuereinrichtung (20) abhängig vom Fördermengenbedarf der Pumpe erfolgt.procedure after claim 4 , characterized in that the electrically actuated inlet valve (54) and the metering device (75) are controlled by the control device (20) as a function of the delivery quantity requirement of the pump. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei geringem Fördermengenbedarf das elektrisch betätigte Einlassventil (54) des ersten Pumpenelements (30) durch die Steuereinrichtung (20) geöffnet oder geöffnet gehalten wird, so dass durch das erste Pumpenelement (30) keine Förderung erfolgt.procedure after claim 5 , characterized in that when the delivery volume requirement is low, the electrically actuated inlet valve (54) of the first pump element (30) is opened or kept open by the control device (20), so that the first pump element (30) does not deliver. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei geringem Fördermengenbedarf die Zumesseinrichtung (75) des zweiten Pumpenelements (32) durch die Steuereinrichtung (20) geschlossen wird, so dass durch das zweite Pumpenelement (32) keine Förderung erfolgt.procedure after claim 5 , characterized in that when the flow rate requirement is low, the metering device (75) of the second pump element (32) is closed by the control device (20), so that the second pump element (32) does not deliver. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Start der Pumpe die Zumesseinrichtung (75) des zweiten Pumpenelements (32) durch die Steuereinrichtung (20) geschlossen wird, so dass durch das zweite Pumpenelement (32) keine Förderung erfolgt.procedure after claim 4 , characterized in that when the pump starts, the metering device (75) of the second pump element (32) is closed by the control device (20), so that the second pump element (32) does not deliver. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Start der Pumpe das elektrisch betätigte Einlassventil (54) des ersten Pumpenelements (30) zunächst geöffnet wird oder geöffnet gehalten wird und erst später zur Ermöglichung einer Förderung durch das erste Pumpenelement (30) geschlossen wird.procedure after claim 8 , characterized in that when the pump starts, the electrically actuated inlet valve (54) of the first pump element (30) is first opened or kept open and is only closed later to enable delivery by the first pump element (30).
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