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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe nach der Gattung des Anspruchs 1.
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Eine solche Pumpe in Form einer Kraftstoffhochdruckpumpe ist durch die
DE 102 18 022 A1 bekannt. Diese Pumpe weist mehrere Pumpenelemente auf, die jeweils einen in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben aufweisen, der jeweils einen Pumpenarbeitsraum begrenzt, der beim Saughub des Pumpenkolbens über ein Einlassventil über einen Zulauf mit Kraftstoff befüllbar ist. In den Zulauf wird durch eine Förderpumpe Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter gefördert. Die Einlassventile der beiden Pumpenelemente sind als federbelastete Rückschlagventile ausgebildet, die bei Erreichen ihres durch die Federkraft bestimmten Öffnungsdrucks im Zulauf öffnen. Zur Fördermengenverstellung der Pumpe ist im Zulauf eine Zumesseinrichtung angeordnet, durch die ein variabler Durchflussquerschnitt im Zulauf einstellbar ist. Durch den variablen Durchflussquerschnitt ergibt sich in variabler Druckabfall im Zulauf und dadurch eine variable Befüllung der Pumpenarbeitsräume der Pumpenelemente. Die Öffnungsdrücke der Einlassventile sind möglichst gleich eingestellt, um eine gleichmäßige Förderung der beiden Pumpenelemente zu erreichen. Auch bei geringer Fördermenge wird durch beide Pumpenelemente gefördert. Die Effizienz der Pumpe ist bei geringer Fördermenge bei Förderung durch beide Pumpenelemente jedoch nicht optimal.
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Pumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass bei geringer Fördermenge und entsprechend geringem Zulaufdruck nur das Pumpenelement fördert, dessen Einlassventil den niedrigeren Öffnungsdruck aufweist und hierdurch die Effizienz der Pumpe bei geringer Fördermenge verbessert ist. Bei höherer Fördermenge und entsprechend höherem Zulaufdruck öffnet auch das Einlassventil mit dem höheren Öffnungsdruck und beide Pumpenelemente fördern, so dass die erforderliche höhere Menge gefördert wird.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Pumpe angegeben. In den Ansprüchen 2 und 3 sind vorteilhafte Werte für die Öffnungsdrücke der Einlassventile angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 4 ergibt sich auf einfache Weise die bedarfsabhängige Förderung durch nur ein Pumpenelement oder alle Pumpenelemente.
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Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 in vereinfachter Darstellung eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe, 2 in vergrößerter Darstellung ein Einlassventil der Kraftstoffhochdruckpumpe und 3 eine Zumesseinrichtung der Kraftstoffhochdruckpumpe.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Förderpumpe 10 auf, durch die Kraftstoff aus einem Vorratstank 12 angesaugt und über einen Zulauf 13 zu einer Hochdruckpumpe 14 gefördert wird. Durch die Hochdruckpumpe 14 wird Kraftstoff in einen Hochdruckspeicher 16 gefördert, mit dem wiederum Injektoren 18 verbunden sind, durch die Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird durch eine elektronische Steuereinrichtung 20 gesteuert, die auch die Kraftstoffförderung durch die Hochdruckpumpe 14 steuert.
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Die Hochdruckpumpe 14 weist zwei Pumpenelemente 30, 32 auf, die jeweils einen Pumpenkolben 34, 36 umfassen, der jeweils in einer Zylinderbohrung 38, 40 dicht geführt ist und in dieser jeweils einen Pumpenarbeitsraum 42, 44 begrenzt. Die Hochdruckpumpe 14 weist eine Antriebswelle 46 auf, die als Exzenter- oder Nockenwelle ausgebildet ist und beispielsweise wenigstens einen Nocken 48 aufweist. Die Antriebswelle 46 wird beispielsweise durch die Brennkraftmaschine mechanisch angetrieben und rotiert im Betrieb der Pumpe 14 um eine Drehachse 47. Die beiden Pumpenelemente 30, 32 sind um etwa 90° zueinander um die Drehachse 47 verdreht angeordnet. Der Nocken 48 ist als 180°-Doppelnocken ausgebildet. Alternativ können die beiden Pumpenelemente 30, 32 auch um etwa 180° zueinander um die Drehachse 47 verdreht angeordnet sein oder in Richtung der Drehachse 47 nebeneinander angeordnet sein, wobei dann für jedes Pumpenelement 30, 32 ein separater Nocken 48 an der Antriebswelle 46 angeordnet ist.
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Die Pumpenkolben 34, 36 der beiden Pumpenelemente 30, 32 stützen sich über jeweils einen Stößel 50, 52 am Nocken 48 ab, wobei die Stößel 50, 52 beispielsweise als Rollenstößel ausgebildet sind, in denen jeweils eine auf dem Nocken 48 abrollende Rolle drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 46 und die Stößel 50, 52 bilden den Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 14 und diese werden durch von der Förderpumpe 10 zugeführten Kraftstoff geschmiert. Die beiden Pumpenarbeitsräume 42, 44 sind über jeweils ein Einlassventil 54, 56 mit der Druckseite der Förderpumpe 10 verbindbar und über jeweils ein Auslassventil 58 mit dem Hochdruckspeicher 16 verbindbar.
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Die Einlassventile 54, 56 der beiden Pumpenelemente 30, 32 sind als federbelastete Rückschlagventile ausgebildet. Die Einlassventile 54, 56 weisen jeweils ein Ventilglied 58, beispielsweise in Form eines Ventilkolbens auf, der mit einer an diesem ausgebildeten Dichtfläche 60 mit einem Ventilsitz 62 zusammenwirkt um das Ventil zu öffnen und zu schließen. Das Ventilglied 58 ist durch eine Ventilfeder 64 zu seiner Schließstellung hin beaufschlagt, in der dieses mit seiner Dichtfläche 60 am Ventilsitz 62 anliegt. Durch die Vorspannung der Ventilfeder 64 wird der Öffnungsdruck des Einlassventils 54, 56 bestimmt. Erfindungsgemäß sind die Öffnungsdrücke der beiden Einlassventile 54, 56 unterschiedlich, wobei beispielsweise der Öffnungsdruck des Einlassventils 56 des zweiten Pumpenelements 32 höher ist als der Öffnungsdruck des Einlassventils 54 des ersten Pumpenelements 30. Die Differenz der Öffnungsdrücke der beiden Einlassventile 54, 56 beträgt beispielsweise mindestens etwa 0,3 bar, vorzugsweise zwischen 0,4 und 1,0 bar. Beispielsweise kann der Öffnungsdruck des Einlassventils 54 etwa 1,2 bis 1,3 bar und der Öffnungsdruck des Einlassventils 56 etwa 1,6 bis 2,0 bar betragen.
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Im Zulauf 13 zwischen der Förderpumpe 10 und dem Einlassventil 56 ist eine in 3 vergrößert dargestellte Zumesseinrichtung 75 angeordnet, die als Proportionalventil ausgebildet ist. Durch die Zumesseinrichtung 75 kann in der Verbindung zwischen der Förderpumpe 10 und dem Einlassventil 56 ein variabler Durchflussquerschnitt eingestellt werden. Abhängig vom eingestellten Durchflussquerschnitt ergibt sich ein Druckabfall im Zulauf 13. Bei einem kleinen Durchflussquerschnitt ergibt sich ein starker Druckabfall, so dass der im Zulauf 13 zu den Einlassventilen 54, 56 herrschende Druck gering ist. Bei einem großen Durchflussquerschnitt ergibt sich ein geringer Druckabfall, so dass der im Zulauf 13 zu den Einlassventilen 54, 56 herrschende Druck hoch ist.
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Die Zumesseinrichtung 75 weist beispielsweise einen elektromagnetischen Aktor 76 auf, der durch die Steuereinrichtung 20 angesteuert wird und durch den ein Ventilkolben 78 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 79 bewegbar ist, durch den der Durchflussquerschnitt eingestellt wird. Es kann vorgesehen sein, dass bei nicht bestromtem Aktor 76 der maximale Durchflussquerschnitt eingestellt ist und durch Bestromung des Aktors 76 mittels der Steuereinrichtung 20 der Durchflussquerschnitt verringert wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass bei nicht bestromtem Aktor 76 die Zumesseinrichtung 75 geschlossen ist und durch Bestromung mittels der Steuereinrichtung 20 der Durchflussquerschnitt vergrößert wird. Durch Variation des Durchflussquerschnitts mittels der Zumesseinrichtung 75 kann die Fördermenge der beiden Pumpenelemente 30, 32 variiert werden.
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Die Ansteuerung der Zumesseinrichtung 75 erfolgt durch die Steuereinrichtung abhängig vom Betriebszustand der Hochdruckpumpe 14 beziehungsweise der Brennkraftmaschine. Bei geringem Fördermengenbedarf wird die Zumesseinrichtung 75 so angesteuert, dass diese nur einen kleinen Durchflussquerschnitt im Zulauf 13 freigibt, wodurch sich ein großer Druckabfall im Zulauf 13 ergibt und der Druck im Zulauf 13 so gering ist, dass nur das Einlassventil 54 des ersten Pumpenelements 30 öffnet während das Einlassventil 56 des zweiten Pumpenelements 32 geschlossen bleibt. Eine Kraftstoffförderung erfolgt dann nur durch das erste Pumpenelement 30. Die Effizienz der Hochdruckpumpe 14 ist dadurch bei geringem Fördermengenbedarf verbessert, da zu deren Antrieb eine geringere Leistung erforderlich ist gegenüber einer Förderung durch beide Pumpenelemente 30, 32.
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Bei höherem Fördermengenbedarf wird die Zumesseinrichtung 75 so angesteuert, dass diese einen größeren Durchflussquerschnitt im Zulauf 13 freigibt, wodurch sich ein geringerer Druckabfall im Zulauf 13 ergibt und der Druck im Zulauf 13 so hoch ist, dass zusätzlich auch das Einlassventil 56 des zweiten Pumpenelements 32 öffnet. Eine Kraftstoffförderung erfolgt dann durch beide Pumpenelemente 30, 32.
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Zusätzlich zur Variation der Fördermenge der Hochdruckpumpe 14 mittels der Zumesseinrichtung 75 kann auch die Fördermenge der Förderpumpe 10 variiert werden, indem diese beispielsweise einen entsprechend angesteuerten elektrischen Antrieb aufweist. Bei hohem Fördermengenbedarf der Hochdruckpumpe 14 wird durch die Förderpumpe 10 eine entsprechend höhere Kraftsoffmenge gefördert und bei geringem Fördermengenbedarf eine entsprechen geringere Kraftstoffmenge. Die Zumesseinrichtung 75 kann alternativ auch als elektrisches 2/2-Wegeventil ausgebildet sein, das getaktet geöffnet und geschlossen wird, wodurch die durch den Zulauf 13 der Hochdruckpumpe 14 zugeführte Kraftstoffmenge variiert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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