DE10248625A1 - Device for throttling the amount of liquid sucked in by a feed pump - Google Patents
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Abstract
Vorgestellt wird eine Vorrichtung (24; 38) zur Drosselung der Menge der über ein Leitungssystem (28, 30) zu einer Saugseite (15) einer Flüssigkeits-Förderpumpe (14) strömenden Flüssigkeit, mit einem in Strömungsrichtung der Flüssigkeit vor der Förderpumpe (14) im Leitungssystem (28, 30) angeordneten Drosselquerschnitt (26; 60, 70). Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Drosselquerschnitt (60) während des Betriebes der Förderpumpe (14) veränderlich ist.The invention relates to a device (24; 38) for throttling the amount of liquid flowing via a line system (28, 30) to a suction side (15) of a liquid feed pump (14), with a liquid upstream of the feed pump (14) in the flow direction of the liquid. throttle cross-section (26; 60, 70) arranged in the line system (28, 30). The device is characterized in that the throttle cross section (60) is variable during the operation of the feed pump (14).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Drosselung der Menge der über ein Leitungssystem zu einer Saugseite einer Flüssigkeits-Förderpumpe strömenden Flüssigkeit mit einem in Strömungsrichtung der Flüssigkeit vor der Förderpumpe im Leitungssystem angeordneten Drosselquerschnitt.The invention relates to a device to throttle the amount of over a line system to a suction side of a liquid feed pump flowing liquid with one in the flow direction the liquid in front of the feed pump throttle cross section arranged in the line system.
Derartige Vorrichtungen werden bspw. bei Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystemen für Dieselmotoren verwendet. Solche Systeme enthalten u.a. eine Niederdruckförderpumpe zur Förderung von Diesel von einem Tank zu einer Hochdruckpumpe, die ein Einspritzdruckniveau von derzeit 1350 bar bis 1600 bar in einem Kraftstoffspeicher, dem Common-Rail, erzeugt. Die von der Niederdruckförderpumpe geförderte Menge an Dieselkraftstoff hängt prinzipiell von dem Saugdruck ab, den die Niederdruckpumpe erzeugt. Darüber hinaus hängt die geförderte Menge von dem Zulaufdruck ab, der sich bereits ohne Betrieb der Niederdruckförderpumpe vor der Niederdruckförderpumpe einstellt. Bei herkömmlichen Kraftstoffanlagen für Verbrennungsmotoren ist dies in erster Näherung der Atmosphärendruck.Such devices are, for example. in common rail fuel injection systems for diesel engines used. Such systems include a low pressure feed pump to promote from diesel from a tank to a high pressure pump that has an injection pressure level from currently 1350 bar to 1600 bar in a fuel storage, the Common rail. The amount delivered by the low pressure feed pump in principle depends on diesel fuel from the suction pressure that the low pressure pump generates. Furthermore hangs the funded Quantity from the inlet pressure, which is already in operation without the Low-pressure feed pump before the low pressure feed pump established. With conventional fuel systems for internal combustion engines this is the first approximation the atmospheric pressure.
Während der Saugdruck der Niederdruckförderpumpe, die vom Verbrennungsmotor angetrieben wird, über weite Drehzahlbereiche, insbesondere für mittlere und hohe Drehzahlen des Verbrennungsmotors nahezu konstant ist, ist der Zulaufdruck größeren Schwankungen unterworfen. Solche Schwankungen werden bspw. durch einen Betrieb des Verbrennungsmotors in wechselnden Höhen mit verschiedenen Luftdrücken sowie durch die üblichen Luftdruckschwankungen beim Wechsel zwischen Hochdruck- und Tiefdruck-Wetterlagen hervorgerufen. Um die Fördermenge der Niederdruckförderpumpe bei hohen Zulaufdrücken zu begrenzen, wird der Saugseite der Niederdruckförderpumpe bei bekannten Systemen eine einfache Drossel mit konstantem Drosselquerschnitt (Öffnungs- oder Durchflussquerschnitt) vorgeschaltet. Die Dimensionierung dieser Drossel muss so erfolgen, dass auch bei minimalem Zulaufdruck, der bis zu Werten von 0,5 bar absinken kann, die für eine größtmögliche Leistung des Verbrennungsmotors benötigte Kraftstoffmenge an die Hochdruckpumpe geliefert wird. Durch diese Dimensionierung fließt bei höherem Zulaufdruck zwangsweise mehr Flüssigkeit, bzw. Diesel, in die Niederdruckförderpumpe. Die Niederdruckförderpumpe fördert also in diesem Fall mehr Kraftstoff als vom Verbrennungsmotor benötigt wird. Die zuviel geförderte Menge wird über ein Überströmventil zurück in den Tank geleitet.While the suction pressure of the low pressure feed pump, which is driven by the internal combustion engine over wide speed ranges, especially for medium-sized and high engine speed is almost constant, the inlet pressure is larger fluctuations subjected. Such fluctuations are caused, for example, by an operation of the internal combustion engine at different heights with different air pressures as well through the usual Air pressure fluctuations when changing between high pressure and low pressure weather conditions caused. To the delivery rate the low pressure feed pump at high inlet pressures limit, the suction side of the low pressure feed pump in known systems, a simple throttle with a constant throttle cross section (opening or flow cross-section) upstream. The dimensioning of this The throttle must be set in such a way that, even with minimal inlet pressure, can drop to values of 0.5 bar, for the greatest possible performance of the internal combustion engine needed Amount of fuel is supplied to the high pressure pump. Through this Dimensioning flows at higher Inlet pressure necessarily more liquid, or diesel, in the low pressure feed pump. The low pressure feed pump promotes in this case, more fuel than is required by the internal combustion engine. The funded too much Crowd is about an overflow valve back passed into the tank.
Nachteilig bei diesem bekannten System ist, dass die einfache Saugdrossel aus den o.g. Gründen nach dem minimalen Zulaufdruck ausgelegt werden muss. Dies führt bei höherem Zulaufdruck zu einer entsprechend höheren Fördermenge und damit zu einer höheren Energieaufnahme der Förderpumpe.A disadvantage of this known system is that the simple suction throttle from the above Reasons the minimum inlet pressure must be designed. This leads to higher Inlet pressure to a correspondingly higher flow rate and thus to a higher Energy consumption of the feed pump.
Ein weiterer Nachteil resultiert daraus, dass Dieselkraftstoffeinspritzsysteme mit Kraftstofffiltern ausgerüstet sind. Da die Filterkapazität mit Rücksicht auf die maximal mögliche Fördermenge an Dieselkraftstoff zu dimensionieren ist, muss bei Verwendung der bekannten einfachen Saugdrossel ein größeres Kraftstofffilter mit den damit verbundenen Kosten- und Gewichtsnachteilen eingesetzt werden.Another disadvantage results from the fact that diesel fuel injection systems are equipped with fuel filters. Because the filter capacity with regard to the maximum possible output of diesel fuel must be dimensioned when using the known simple suction throttle with a larger fuel filter the associated cost and weight disadvantages become.
Außerdem steigt entsprechend der Fördermengenerhöhung auch der Gegendruck, gegen den die Niederdruckförderpumpe den Kraftstoff fördert. Dies führt nicht nur zu einer höheren Energieaufnahme der Förderpumpe, sondern bewirkt auch eine höhere mechanische Belastung der Förderpumpe. Die Förderpumpe ist daher mechanischer stabiler auszulegen, was ebenfalls Gewichts- und Kostennachteile mit sich bringt.In addition, increases accordingly the increase in delivery rate too the back pressure against which the low-pressure feed pump delivers the fuel. This does not lead only to a higher one Energy consumption of the feed pump, but also causes a higher one mechanical load on the feed pump. The feed pump is therefore more mechanically stable, which is also and brings cost disadvantages.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zur Drosselung der Menge der über ein Leitungssystem zu einer Saugseite einer Flüssigkeitsförderpumpe strömenden Flüssigkeit anzugeben, bei der die o.g. Nachteile zumindest verringert sind.Against this background, the The object of the invention is to provide a device for throttling Amount of over a line system to a suction side of a liquid feed pump flowing liquid state at which the above Disadvantages are at least reduced.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Drosselquerschnitt während des Betriebes der Förderpumpe veränderlich ist.This task is done with a device of the type mentioned in that the throttle cross section while the operation of the feed pump mutable is.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Im Idealfall liefert die Niederdruckförderpumpe eine konstante, vom Zulaufdruck unabhängige Menge an Flüssigkeit. Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem während des Betriebes der Förderpumpe veränderlichen Drosselquerschnitt bereits eine gute Annäherung an diesen Idealzustand liefert, während die bekannte einfache Drossel zu einem mit steigendem Zulaufdruck stetig steigenden Förderstrom über die Niederdruckförderpumpe führt. Es hat sich weiter gezeigt, dass sich der maximale Durchfluss durch die Niederdruckförderpumpe mit Hilfe der hier vorgestellten Erfindung um ca. 30% reduzieren lässt. Vorteilhafterweise lassen sich dadurch die Abmessungen des Kraftstofffilters entsprechend reduzieren. Außerdem erfolgt bei einem Betrieb mit hohem Zulaufdruck (Meereshöhe) eine Entlastung der Niederdruckförderpumpe durch reduzierten Gegendruck von bis zu 0,5 bis 1 bar im Vergleich zu bekannten Kraftstoffversorgungssystemen für Common-Rail-Einspritzsysteme, die mit der bekannten einfachen, konstanten Drossel ausgestattet sind. Als weiterer Vorteil stellt sich eine geringere Energieaufnahme der Niederdruckförderpumpe bei hohem Zulaufdruck ein.Ideally, the low pressure feed pump delivers a constant amount of liquid independent of the inlet pressure. It has been shown that the device according to the invention with the during operation the feed pump variable Throttle cross section is a good approximation of this ideal state delivers while the well-known simple throttle to an increasing inlet pressure steadily increasing flow rate over the Low-pressure feed pump leads. It has also been shown that the maximum flow through the low pressure feed pump reduce by about 30% with the help of the invention presented here leaves. Advantageously, the dimensions of the fuel filter can be adjusted accordingly to reduce. Moreover takes place in an operation with high inlet pressure (sea level) Relief of the low pressure feed pump due to reduced back pressure of up to 0.5 to 1 bar in comparison to known fuel supply systems for common rail injection systems, equipped with the well-known simple, constant choke are. Another advantage is a lower energy consumption the low pressure feed pump at high inlet pressure.
Es ist bevorzugt, dass das Leitungssystem einen vor der Vorrichtung angeordneten ersten Teil und einen zwischen der Vorrichtung und der Förderpumpe angeordneten zweiten Teil aufweist, und dass sich der Drosselquerschnitt während des Betriebes der Förderpumpe so verändert, dass sich das Ausmaß einer im zweiten Teil auftretenden Druckschwankung gegenüber dem Ausmaß einer zugehörigen, im ersten Teil auftretenden Druckschwankung verringert.It is preferred that the line system has a first part arranged in front of the device and a second part arranged between the device and the feed pump, and that the throttle cross-section changes during operation of the feed pump such that the stop changes diminished a pressure fluctuation occurring in the second part compared to the extent of an associated pressure fluctuation occurring in the first part.
Diese Ausgestaltung bewirkt eine weitere Annäherung an das Ideal einer konstanten, vom Zulaufdruck unabhängigen Flüssigkeitsmenge, die von der Niederdruckförderpumpe angesaugt und gefördert wird.This configuration causes further approximation the ideal of a constant amount of liquid that is independent of the inlet pressure, that of the low pressure feed pump sucked in and conveyed becomes.
Es ist weiter bevorzugt, dass sich der Drosselquerschnitt aus einem ersten veränderlichen Drosselquerschnitt und einem zweiten konstanten Drosselquerschnitt zusammensetzt, die in der Vorrichtung parallel zueinander angeordnet sind, wobei der erste veränderliche Drosselquerschnitt in Abhängigkeit von der Differenz delta_P=P1 – P2 der Drücke P1 im ersten Teil und P2 im zweiten Teil des Leitungssystems veränderlich ist. Nach dieser Ausgestaltung ist der variable Querschnitt bei maximaler Druckdifferenz delta P, also maximalem Zulaufdruck P1, geschlossen. Der konstante permanent geöffnete Querschnitt wird so dimensioniert, dass bei maximaler Druckdifferenz die bspw. von einem Common-Rail-Einspritzsystem maximal benötigte Menge von der Niederdruckförderpumpe angesaugt werden kann.It is further preferred that the throttle cross section from a first variable throttle cross section and a second constant throttle cross section are arranged in parallel in the device, the first changeable Throttle cross section depending from the difference delta_P = P1 - P2 the pressures P1 changeable in the first part and P2 in the second part of the pipe system is. According to this configuration, the variable cross section is at maximum pressure difference delta P, i.e. maximum inlet pressure P1, closed. The constant, permanently open cross-section is like this dimensioned that at a maximum pressure difference, for example Common rail injection system maximum needed Quantity from the low pressure feed pump can be sucked in.
Mit sinkendem Zulaufdruck wird der zweite Drosselquerschnitt freigegeben, um den geringeren Durchfluss durch die erste konstante Drossel auszugleichen. Bei minimalem Zulaufdruck ist die variable Drossel vollständig geöffnet. Der Fluss durch die konstante und durch die variable Drossel muss bei minimaler Druckdifferenz gleich der maximal benötigten Menge an Flüssigkeit sein, bspw. gleich der maximal benötigten Menge an Diesel für ein Common-Rail-Einspritzsystem.As the inlet pressure drops, the second throttle cross section released to the lower flow by balancing the first constant throttle. With minimal inlet pressure the variable throttle is complete open. The flow through the constant and through the variable throttle must with a minimum pressure difference equal to the maximum amount required of liquid be, for example, the maximum amount of diesel required for a common rail injection system.
Diese Ausgestaltung bewirkt, dass die Niederdruckpumpe eine vom Zulaufdruck nahezu unabhängige Menge fördert.This configuration causes that the low-pressure pump an amount that is almost independent of the inlet pressure promotes.
Es ist weiter bevorzugt, dass die Vorrichtung einen Führungskörper aufweist, in dem ein Gleitelement (Kolben) beweglich abgedichtet geführt ist, und der von wenigstens einem Teil der zur Förderpumpe strömenden Flüssigkeit über den Drosselquerschnitt durchströmt wird, wobei der Drosselquerschnitt durch eine Öffnung des Führungskörpers in einer Gleitbahn des Gleitelementes bestimmt wird, wobei die Öffnung durch das Gleitelement wenigstens teilweise abdeckbar ist und wobei der Grat der Abdeckung durch die Position des Gleitelementes in dem Führungskörper bestimmt wird.It is further preferred that the Device has a guide body, in which a sliding element (piston) is movably sealed, and that of at least part of the liquid flowing to the feed pump via the Flow through throttle cross-section is, the throttle cross section through an opening of the guide body in a slideway of the sliding element is determined, the opening through the sliding element is at least partially coverable and the Burr of the cover is determined by the position of the sliding element in the guide body becomes.
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine konstruktiv einfach zu beherrschende Realisierung eines veränderlichen Drosselquerschnitts mit den gewünschten Eigenschaften.This configuration enables constructively easy to master realization of a changeable Throttle cross section with the desired Characteristics.
Es ist weiter bevorzugt, dass sich die Position des Gleitelementes in Abhängigkeit von dem Druck der Flüssigkeit im ersten Teil des Leitungssystems ändert.It is further preferred that the position of the sliding element depending on the pressure of the liquid changes in the first part of the piping system.
Diese Ausgestaltung ermöglicht vorteilhafterweise die gewünschte Veränderung des Drosselquerschnitts in Abhängigkeit von dem Zulaufdruck.This configuration advantageously enables the desired change of the throttle cross section depending from the inlet pressure.
Es ist weiter bevorzugt, dass der Drosselquerschnitt zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert variabel ist und zwischen diesen Extremwerten bei steigendem Druck im ersten Teil des Leitungssystems verringert wird und bei sinkendem Druck im ersten Teil des Leitungssystems vergrößert wird.It is further preferred that the Throttle cross section between a minimum value and a maximum value is variable and between these extreme values with increasing pressure is reduced in the first part of the pipe system and with falling pressure is enlarged in the first part of the pipe system.
Diese Ausgestaltung liefert die gewünschten Eigenschaften, also eine weitgehend konstante, von den Schwankungen des Zulaufdrucks nahezu unabhängige Fördermenge der Niederdruckförderpumpe.This configuration provides the desired properties So a largely constant, from the fluctuations in the inlet pressure almost independent output the low pressure feed pump.
Es ist weiter bevorzugt, dass das Gleitelement eine Stirnfläche aufweist, auf die der im ersten Teil des Leitungssystems bestehende Druck wirkt, so dass der Druck auf die Stirnfläche eine in Richtung der Gleitbahn auf das Gleitelement wirkende erste Kraft erzeugt.It is further preferred that the Sliding an end face to which the existing in the first part of the pipe system Pressure acts so that the pressure on the end face is in the direction of the slideway generates first force acting on the sliding element.
Diese Ausgestaltung bewirkt, dass ein steigender Zulaufdruck das Gleitelement so verschieben kann, dass das Gleitelement seinerseits als Folge seiner Verschiebung den Drosselöffnungsquerschnitt verringert.This configuration causes that an increasing inlet pressure can shift the sliding element that the sliding element in turn as a result of its displacement reduced the throttle opening cross section.
Es ist weiter bevorzugt, dass die Vorrichtung wenigstens ein Element zur Erzeugung einer auf das Gleitelement wirkenden zweiten Kraft aufweist, deren Richtung zur Richtung der ersten Kraft entgegengesetzt ist.It is further preferred that the Device at least one element for generating a on the sliding element acting second force, whose direction to the direction of first force is opposite.
Damit ist der Vorteil verbunden, dass sich ein Gleichgewicht zwischen der ersten und zweiten Kraft einstellen lässt, was als Folge die stabile Einstellung eines zur Größe der ersten Kraft und damit zur Höhe des Zulaufdruckes passend zugeordneten Öffnung der variablen Drossel erlaubt.This has the advantage that there is a balance between the first and second forces leaves, which as a result the stable attitude of one to the size of the first Strength and thus the amount of Inlet pressure suitably assigned opening of the variable throttle allowed.
Es ist weiter bevorzugt, dass das genannte Element ein elastisches Element ist.It is further preferred that the called element is an elastic element.
Ein elastisches Element zeichnet sich dadurch aus, dass größere Kräfte über größere Verformungen stärkere Rückstellkräfte hervorrufen. Die Verwendung eines elastischen Elementes in dem hier beschriebenen Zusammenhang liefert damit den Vorteil einer automatisch erfolgenden Einstellung eines Gleichgewichtes zwischen den beiden genannten Kräften und damit eine passende stabile Einstellung des Öffnungsquerschnittes der veränderlichen Drossel in Abhängigkeit vom Zulaufdruck.An elastic element draws is characterized by the fact that larger forces have greater deformations more Cause restoring forces. The use of an elastic element in that described here Context provides the advantage of an automatic one Establishing a balance between the two mentioned forces and thus a suitable stable setting of the opening cross section of the variable throttle dependent on from the inlet pressure.
Es ist weiter bevorzugt, dass der zweite, konstante Drosselquerschnitt durch einen zentral im Gleitelement angeordneten Durchbruch realisiert ist.It is further preferred that the second, constant throttle cross section through a centrally in the sliding element arranged breakthrough is realized.
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders kompakte und damit gewicht- und kostensparende Realisierung der Erfindung.This configuration enables particularly compact and therefore weight and cost-saving implementation the invention.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Figuren.There are further advantages the description and the attached Characters.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination indicated in each case, but also in other combinations or on their own, without the To leave the scope of the present invention.
Zeichnungendrawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in the following Description closer explained. Show it:
Beschreibungdescription
Die Ziffer
Zur Begrenzung der Fördermenge
der Niederdruckförderpumpe
Ein erster Teil
Die Ziffer
Die Vorrichtung
In der Ausgestaltung gemäß der
Das Gleitelement
Ein elastisches Element
Wenn der Zulaufdruck P1 hinreichend
klein ist, drückt
das elastische Element
Der Führungskörper
Durch die wenigstens eine Öffnung
In der dargestellten Stellung drückt das
elastische Element
Bei ansteigendem Druck P2 steigt
die auf die Stirnfläche
Bei hinreichend hohem Zulaufdruck
P1 verschließt
das Gleitelement
In der Darstellung der
Die Vorrichtung
Mit sinkendem Zulaufdruck P2 wird über das Gleitelement
In der
Im Gegensatz dazu zeigt der mit der
Ziffer
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Publication number | Publication date |
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