DE19830302A1 - Externally supported radial piston pump for fuel injection system - Google Patents

Externally supported radial piston pump for fuel injection system

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Abstract

The radial piston pump (34) is for a common rail injection system. It has at least three externally supported pistons (35,36,37) supplying fuel inward to a central collecting point (47). There is a magnetic valve (51) connected to the central collecting point. This valve can be used to vary the amount supplied by the radial piston pump.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit mindestens drei außen abgestützten Kolben, die Kraftstoff nach innen zu einer zentralen Sammelstelle fördern. The invention relates to a radial piston pump for fuel high pressure generation in fuel injection systems of internal combustion engines, in particular in a common-rail injection system, having at least three outwardly supported piston that promote fuel inwardly toward a central collection point.

Common-Rail-Systeme für DI-Dieseleinspritzsysteme benötigen eine Pumpe zur Erzeugung von Dieselkraftstoff unter hohem Druck. Common rail systems for DI diesel injection systems require a pump to produce diesel fuel under high pressure. Je höher der Druck ist, desto stärker werden die einzelnen Elemente der Hochdruckpumpe belastet. The higher the pressure is, the stronger the individual elements of the high-pressure pump are loaded.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Radialkolbenpumpe bereitzustellen, die einen Druck von bis zu 2000 bar aushält und trotzdem kostengünstig herstellbar ist. The object of the present invention is to provide a radial piston pump that can withstand a pressure of up to 2000 bar and yet is inexpensive to manufacture. Zudem soll der Wirkungsgrad der Radialkolbenpumpe verbessert werden. In addition, the efficiency of the radial piston pump is to be improved.

Die Aufgabe ist bei einer Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit mindestens drei außen abgestützten Kolben, die Kraftstoff nach innen zu einer zentralen Sammelstelle fördern, dadurch gelöst, dass im Anschluss an die zentrale Sammelstelle ein Magnetventil angeordnet ist, mit dem die Fördermenge der Radialkolbenpumpe variiert werden kann. The object is to promote at a radial piston pump for fuel high pressure generation in fuel injection systems of internal combustion engines, in particular in a common-rail injection system, having at least three outwardly supported piston, the fuel inwardly toward a central collection point, solved in that the connection to the central collection point a solenoid valve is disposed, with which the delivery rate of the radial piston pump can be varied. Durch die mindestens drei Förderelemente wird ein relativ glatter Verlauf des Förderstroms erreicht. By at least three conveying elements, a relatively smooth flow of the flow is achieved. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Magnetventils lässt sich das Totvolumen zwischen den Elementauslassventilen über das zentrale Magnetventil bishin zu einem hochdruckseitigen Rückschlagventil, wo das Rail beginnt, minimieren. The inventive arrangement of the solenoid valve, the dead volume between the Elementauslassventilen via the central solenoid valve can bishin to a high-pressure-side non-return valve, where the rail begins minimized. Durch die Kombination einer nach innen fördernden Radialkolbenpumpe mit einem zentral angeordneten Magnetventil als Zumesseinheit wird ein physikalisches Wirkprinzip verwirklicht, das der Aufgabe einer Common- Rail-Hochdruckpumpe, nämlich einen Volumenstrom von Kraftstoff in einer zentralen Sammelstelle auf hohen Druck zu bringen, bestens entspricht. By combining a promotional inward radial piston pump with a centrally located solenoid valve as metering a physical action principle is realized, which ideally corresponds to the function of a common-rail high-pressure pump, namely to bring a flow of fuel into a central collection at high pressure.

Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben in Elementbohrungen hin- und herbewegbar sind, die in einem feststehenden Stator radial angeordnet sind und innen in die zentrale Sammelstelle münden, und dass der Stator von einem Rotor umgeben ist, der sich relativ zu dem Stator dreht und mit den Kolben zusammenwirkt, um die Hin- und Herbewegung der Kolben zu erzeugen. A particular embodiment of the invention is characterized in that the pistons reciprocate in element bores and are movable back, which are disposed radially in a fixed stator and open inwardly into the central collection point, and that the stator is surrounded by a rotor relative to rotates the stator and which cooperates with the piston to produce the reciprocating motion of the pistons. Wegen der geringen Anzahl der Einzelteile ist die Abdichtung der zentralen Sammelstelle unproblematisch. Because of the small number of components, the sealing of the central collection point is unproblematic. Zwischen den einzelnen Kolben und der zentralen Sammelstelle ist jeweils ein Zylinderraum ausgebildet. Between the individual pistons and the central collection point a cylinder space is formed in each case. Der Kraftstoff wird - unterstützt durch eine Vorförderpumpe - über ein Saugventil in den Zylinderraum gesaugt, dort verdichtet und dann über ein Druckventil zu der zentralen Sammelstelle gefördert. The fuel is - supported by a prefeed pump - suctioned via a suction valve into the cylinder chamber, compressed there and then fed through a pressure valve to the central collection point.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Rotors von zwei exzentrischen Kreisen mit unterschiedlichen Durchmessern gebildet ist, wobei der Drehantrieb des Rotors bezüglich des äußeren Kreises konzentrisch zu dem Stator erfolgt. Another particular embodiment of the invention is characterized in that is formed of the cross-section of the rotor by two eccentric circles with different diameters, the rotary drive of the rotor is carried out with respect to the outer circle concentric to the stator. Die Kolben liegen jeweils mit ihrem von der zentralen Sammelstelle abgewandten Ende an der durch den inneren Kreis definierten Mantelfläche des Rotors an. The pistons are in each case with its end facing away from the central collection point at the end defined by the inner circular circumferential surface of the rotor. Der Drehantrieb des Rotors kann beispielsweise durch eine Antriebswelle erfolgen, die konzentrisch zu der äußeren Umfangsfläche des Rotors gelagert ist. The rotary drive of the rotor can for example take place by a drive shaft which is mounted concentrically to the outer peripheral surface of the rotor.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Rotors von zwei konzentrischen Kreisen mit unterschiedlichen Durchmessern gebildet ist, wobei der Drehantrieb des Rotors bezüglich der Kreise exzentrisch zu dem Stator erfolgt. Another particular embodiment of the invention is characterized in that is formed of the cross-section of the rotor of two concentric circles having different diameters, the rotary drive of the rotor is carried out with respect to the circle eccentric to the stator. Diese Variante liefert den Vorteil, dass die Herstellung des Rotors vereinfacht wird. This variant offers the advantage that the manufacture of the rotor is simplified.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kolben und dem Rotor jeweils in in der zugehörigen Elementbohrung hin- und herbewegbaren Tassenstössel angeordnet ist. Another particular embodiment of the invention is characterized in that back and forth between the pistons and the rotor respectively in the respective element bore reciprocable bucket tappet is arranged. Der Tassenstössel dient zur Aufnahme von Kräften, die im Betrieb der Radialkolbenpumpe quer zu den Kolben wirken. The bucket tappet serves to receive forces which act during operation of the radial piston pump transversely to the flask. Dadurch wird in vorteilhafter Weise ein Verkanten der Kolben vermieden. This tilting of the piston is avoided advantageously.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der zu dem Rotor gewandten Seite des Tassenstössels eine Laufrolle drehbar gelagert ist. Another particular embodiment of the invention is characterized in that a running roller is rotatably mounted on the side facing to the rotor side of the cup tappet. Durch die Laufrolle wird die Reibung zwischen dem Rotor und dem Kolben bzw. dem Tassenstössel vermindert, was zu einer höheren Lebensdauer der Teile führt. By the roller, the friction between the rotor and the piston or the cup tappet is reduced, resulting in a longer service life of the parts.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorförderpumpe in die Radialkolbenpumpe integriert ist. Another particular embodiment of the invention is characterized in that a prefeed pump is integrated into the radial piston pump. Die Integrierung der Vorförderpumpe in die Radialkolbenpumpe liefert den Vorteil einer kompakten Bauweise mit kurzen Leitungen auf der Niederdruck- und Hochdruckseite. The integration of the supply pump in the radial piston pump provides the advantage of a compact construction with short lines on the low and high pressure side.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Einzelnen beschrieben ist. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which an embodiment of the invention is described in detail with reference to the drawings. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. The features mentioned in the claims and in the description can be essential to the invention individually or in any combination.

In der Zeichnung zeigt: In the drawing:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe; Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment of the radial piston pump of the invention; und and

Fig. 2 ein Hydraulikschaubild eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Radialkolbenpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 is a hydraulic diagram of a fuel injection system with a radial piston pump according to the present invention.

In der in Fig. 1 gezeigten Schnittdarstellung sieht man einen sternförmig ausgebildeten Stator 1 mit abgerundeten Kanten. In the embodiment shown in Fig. 1 is seen a sectional view of a star-shaped stator 1 with rounded edges. In dem Stator 1 sind drei radiale Elementbohrungen 2 , 3 und 4 jeweils um 120° zueinander versetzt angeordnet. In the stator 1, three radial bores element 2, 3 and 4 are each offset by 120 ° to each other are arranged. Die Elementbohrungen 2 , 3 und 4 münden in eine zentrale Sammelstelle 10 . The element bores 2, 3 and 4 open into a central collection 10th In den Elementbohrungen 2 , 3 und 4 ist jeweils ein Kolben 5 , 6 und 7 hin- und herbewegbar aufgenommen. In the element bores 2, 3 and 4, a piston 5, 6 and 7 is reciprocably added.

Zwischen den zu der zentralen Sammelstelle 10 gewandten Enden der Kolben 5 , 6 und 7 und der zentralen Sammelstelle 10 ist jeweils ein Zylinderraum 11 , 12 und 13 ausgebildet. Between the facing to the central collection point 10 ends of the pistons 5, 6 and 7 and the central collection 10 in each case a cylinder chamber 11, 12 and 13 is formed.

An den von der zentralen Sammelstelle 10 abgewandten Enden der Kolben 5 , 6 und 7 liegen Tassenstössel 14 , 15 und 16 an. Facing away from the central collection point 10 from the ends of the pistons 5, 6 and 7 lie at tappets 14, 15 and 16th In den Tassenstösseln 14 , 15 und 16 ist auf der von den Kolben 5 , 6 und 7 abgewandten Seite jeweils ein Sitz 17 , 18 und 19 für eine Laufrolle 20 , 21 und 22 ausgespart. In the bucket tappets 14, 15 and 16 each have a seat 17, 18 and 19 is recessed for a roller 20, 21 and 22 on the side remote from the pistons 5, 6 and 7 are side.

Die Laufrollen 20 , 21 und 22 liegen an der inneren Mantelfläche 24 eines Rotors 25 an. The rollers 20, 21 and 22 contact the inner surface 24 of a rotor 25th Die innere Mantelfläche 24 des Rotors 25 ist exzentrisch angeordnet zu der äußeren Mantelfläche 26 des Rotors 25 . The inner circumferential surface 24 of the rotor 25 is arranged eccentrically to the outer surface 26 of the rotor 25th

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Radialkolbenpumpe funktioniert wie folgt: Wenn der Rotor 25 in Umfangsrichtung seiner äußeren Mantelfläche 26 durch einen geeigneten, nicht dargestellten Antrieb in Drehung versetzt wird, werden die Kolben 5 , 6 und 7 infolge der Exzentrizität der inneren Mantelfläche 24 des Rotors 25 nacheinander zu der zentralen Sammelstelle 10 hinbewegt. . The radial piston pump shown schematically in Figure 1 works as follows: When the rotor is set 25 in the circumferential direction of its outer surface 26 by a suitable drive, not shown in rotation, the pistons 5, 6 and 7 due to the eccentricity of the inner surface are 24 of the rotor 25 sequentially moved toward the central collection 10th Dabei wird in den Zylinderräumen 11 , 12 und 13 enthaltener Kraftstoff komprimiert und über nicht dargestellte Druckventile in die zentrale Sammelstelle 10 gefördert. Here, 12 and 13 contained fuel is compressed and conveyed via pressure valves, not shown, in the central collection point 10 in the cylinder chambers 11,. Im Saughub werden die Kolben 5 , 6 und 7 beispielsweise durch Federkraft von der zentralen Sammelstelle 10 wegbewegt. In the suction stroke of the pistons 5, 6 and 7 are moved away for example by spring force from the central collection 10th Dabei wird durch nicht dargestellte Saugventile Kraftstoff in die Zylinderräume 11 , 12 und 13 gesaugt. Here is sucked through the suction valves, not shown, fuel in the cylinder chambers 11, 12 and 13. FIG.

In dem in Fig. 2 dargestellten Hydraulikschaubild sieht man einen Tank 30 , in dem sich Kraftstoff 31 befindet. In the example shown in Fig. 2 hydraulic diagram we see a tank 30 in which fuel 31 is located. Über eine Kraftstoffleitung 32 wird mit Hilfe einer Vorförderpumpe 33 Kraftstoff in eine insgesamt mit 34 bezeichnete Radialkolbenpumpe gefördert. Via a fuel line 32. Fuel 33 is supported in a designated overall by 34 radial piston pump with the aid of a prefeed pump. Die Radialkolbenpumpe 34 umfasst drei radial angeordnete Kolben 35 , 36 und 37 , die Kraftstoff aus der Leitung 32 in Zylinderräume 38 , 39 und 40 ansaugen. The radial piston pump 34 comprises three radially arranged pistons 35, 36 and 37, the fuel from the line 32 into the cylinder chambers 38, 39 and 40 aspirate. Zu diesem Zweck ist in der Leitung 32 jeweils vor dem zugehörigen Zylinderraum 38 , 39 und 40 ein Saugventil 41 , 42 und 43 angeordnet. For this purpose, in each case in front of the associated cylinder chamber 38, 39 and 40, a suction valve 41, 42 and 43 is disposed in the conduit 32nd Die Saugventile 41 , 42 und 43 sind als Rückschlagventile ausgebildet und sorgen dafür, dass der Kraftstoff zwar aus der Leitung 32 in die Zylinderräume 38 , 39 und 40 gelangen kann, aber nicht mehr zurück. The suction valves 41, 42 and 43 are formed as check valves and to ensure that the fuel can pass from the line 32 into the cylinder chambers 38, 39 and 40, but not go back.

In Förderrichtung gesehen sind nach den Zylinderräumen 38 , 39 und 40 Druckventile 45 , 46 und 47 angeordnet, durch die der Kraftstoff zu einer zentralen Sammelstelle 44 gelangt. 39 and 40, pressure valves 45, 46 and 47 are seen in the conveying direction of the cylinder chambers 38, arranged, through which passes the fuel to a central collection 44th

Von der zentralen Sammelstelle 44 gelangt der Kraftstoff über eine Leitung 48 zu einem nicht dargestellten "Common- Rail". From the central collection point 44 of the fuel via a line 48 passes to a non-illustrated "common rail". Dabei bedeutet "Common-Rail" soviel wie "gemeinsame Leitung". Here, "common rail" means "common line". Im Gegensatz zu herkömmlichen Hochdruckeinspritzsystemen, in denen der Kraftstoff über getrennte Leitungen zu den einzelnen Brennräumen gefördert wird, werden die Einspritzdüsen in Common-Rail- Einspritzsystemen aus einer gemeinsamen Leitung gespeist. In contrast to conventional high-pressure injection in which the fuel is fed via separate lines to the individual combustion chambers, the injection nozzles in common rail injection systems are fed from a common line.

Von der zentralen Sammelstelle 44 führt eine Kraftstoffrückführleitung 50 zu der Kraftstoffleitung 32 . From the central collection point 44, a fuel return line 50 leads to the fuel line 32nd In der Kraftstoffrückführleitung 50 ist ein 2/2-Wegeventil 51 angeordnet, das elektromagnetisch betätigbar und mit einer Federrückstellung ausgestattet ist. In the fuel return line 50 a 2/2-way valve 51 is arranged, which is equipped with electromagnetically operable spring return. In der in Fig. 2 dargestellten Position des 2/2-Wegeventils 51 gelangt der Kraftstoff aus der zentralen Sammelstelle 44 über die Rückführleitung 50 zurück in die Leitung 32 . In the embodiment shown in Fig. 2 position of the 2/2-way valve 51 of the fuel from the central collection point 44 passes through the return line 50 back into the line 32.

Die in Fig. 2 dargestellte Ventilstellung ist zum Beispiel dann sinnvoll, wenn in dem nicht dargestellten Rail ausreichend mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff vorhanden ist. The valve position shown in Fig. 2 is useful, for example, if sufficiently highly pressurized fuel is present in the unillustrated rail. Die Radialkolbenpumpe 34 fördert in diesem Zustand zwar konstruktionsbedingt weiter, aber der Kraftstoff wird nicht mit dem Raildruck beaufschlagt. The radial piston pump 34 promotes in this state, by design, although further, but the fuel is not subjected to the rail pressure.

Sobald im Rail nicht mehr genügend mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff vorhanden ist, schaltet das Magnetventil 51 um, so dass die Kraftstoffrückführleitung 50 verschlossen ist. Once in the rail no longer sufficiently highly pressurized fuel is present, the solenoid valve 51 switches, so that the fuel return line is closed 50th Daraufhin fördert die Radialkolbenpumpe 34 Kraftstoff über die Leitung 48 zum Rail. Then, the radial piston pump conveys the fuel 34 via the line 48 to the rail.

Claims (7)

  1. 1. Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit mindestens drei außen abgestützten Kolben ( 5 , 6 , 7 ; 35 , 36 , 37 ), die Kraftstoff nach innen zu einer zentralen Sammelstelle ( 10 ; 47 ) fördern, dadurch gekennzeichnet , dass im Anschluss an die zentrale Sammelstelle ( 10 ; 47 ) ein Magnetventil ( 51 ) angeordnet ist, mit dem die Fördermenge der Radialkolbenpumpe ( 34 ) variiert werden kann. 1. Radial piston pump for fuel high pressure generation in fuel injection systems of internal combustion engines, in particular in a common-rail injection system, having at least three outwardly supported piston (5, 6, 7; 35, 36, 37) which supplies fuel to the inside (to a central collection 10; 47) support, characterized in that the connection (to the central collection point 10; 47) a solenoid valve (51) is arranged, with which the delivery rate of the radial piston pump (34) can be varied.
  2. 2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben ( 5 , 6 , 7 ) in Elementbohrungen ( 2 , 3 , 4 ) hin- und herbewegbar sind, die in einem feststehenden Stator ( 1 ) radial angeordnet sind und innen in die zentrale Sammelstelle ( 10 ) münden, und dass der Stator ( 1 ) von einem Rotor ( 25 ) umgeben ist, der sich relativ zu dem Stator ( 1 ) dreht und mit den Kolben ( 5 , 6 , 7 ) zusammenwirkt, um die Hin- und Herbewegung der Kolben ( 5 , 6 , 7 ) zu erzeugen. 2. A radial piston pump according to claim 1, characterized in that the pistons (5, 6, 7) in member bores (2, 3, 4) reciprocatingly movable, in a fixed stator (1) are arranged radially and inwardly into the central collection point (10) open, and that the stator (1) of a rotor (25) is surrounded, the relative to the stator (1) rotates and the pistons (5, 6, 7) co-operates to the reciprocating motion of the pistons (5, 6, 7) to generate.
  3. 3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Rotors ( 25 ) von zwei exzentrischen Kreisen ( 24 , 26 ) mit unterschiedlichen Durchmessern gebildet ist, wobei der Drehantrieb des Rotors ( 25 ) bezüglich des äußeren Kreises ( 26 ) konzentrisch zu dem Stator ( 1 ) erfolgt. 3. A radial piston pump according to claim 2, characterized by two eccentric circles in that the cross-section of the rotor (25) (24, 26) is formed with different diameters, the rotary drive of the rotor (25) concentrically with respect to the outer circle (26) the stator (1).
  4. 4. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Rotors ( 25 ) von zwei konzentrischen Kreisen mit unterschiedlichen Durchmessern gebildet ist, wobei der Drehantrieb des Rotors ( 25 ) bezüglich der Kreise exzentrisch zu dem Stator ( 1 ) erfolgt. 4. A radial piston pump according to claim 2, characterized in that the cross section of the rotor (25) of two concentric circles formed with different diameters, the rotary drive of the rotor (25) is carried out with respect to the circle eccentric to the stator (1).
  5. 5. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kolben ( 5 , 6 , 7 ) und dem Rotor ( 25 ) jeweils ein in der zugehörigen Elementbohrung ( 2 , 3 , 4 ) hin- und herbewegbarer Tassenstössel ( 14 , 15 , 16 ) angeordnet ist. 5. Radial piston pump according to one of claims 2 to 4, characterized in that between the pistons (5, 6, 7) and the rotor (25) in each case into the associated element bore (2, 3, 4) reciprocable bucket tappet ( 14, 15, 16) is arranged.
  6. 6. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zu dem Rotor ( 25 ) gewandten Seite des Tassenstössels ( 14 , 15 , 16 ) eine Laufrolle ( 20 , 21 , 22 ) drehbar gelagert ist. 6. Radial piston pump according to claim 5, characterized in that on to the rotor (25) facing side of the bucket tappet (14, 15, 16) a roller (20, 21, 22) is rotatably mounted.
  7. 7. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorförderpumpe in die Radialkolbenpumpe integriert ist. 7. Radial piston pump according to one of the preceding claims, characterized in that a prefeed pump is integrated into the radial piston pump.
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