EP1353071A2 - Fuel pump with capacity control - Google Patents
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- EP1353071A2 EP1353071A2 EP02027253A EP02027253A EP1353071A2 EP 1353071 A2 EP1353071 A2 EP 1353071A2 EP 02027253 A EP02027253 A EP 02027253A EP 02027253 A EP02027253 A EP 02027253A EP 1353071 A2 EP1353071 A2 EP 1353071A2
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- pressure fuel
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
- F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
- F04B1/0404—Details or component parts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
- F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
- F04B1/06—Control
- F04B1/063—Control by using a valve in a system with several pumping chambers wherein the flow-path through the chambers can be changed, e.g. between series and parallel flow
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
- F04B49/12—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by varying the length of stroke of the working members
- F04B49/121—Lost-motion device in the driving mechanism
Definitions
- the invention relates to a high-pressure fuel pump for an injection system of internal combustion engines, with at least two pump elements for delivery to delivery of fuel into a high pressure connection.
- Such high-pressure fuel pumps are, for example, as Axial piston pumps, radial piston pumps or Series injection pumps are known.
- the invention has for its object a Provide high-pressure fuel pump, its delivery rate is easy to regulate.
- the efficiency of the High-pressure fuel pump according to the invention in all Load points should be approximately the same.
- This task is for a high pressure fuel pump for an injection system of internal combustion engines, with at least two pump elements to promote Solved fuel in a high pressure connection in that A controllable one at least between two pump elements hydraulic connection is provided.
- the controllable hydraulic connection between the Pump elements ensures that in partial load operation Pump element, which is in the delivery stroke, one Partial quantity in the pump element promotes itself in the Suction stroke is located. This reduces the required Pump work and it only gets the amount of fuel needed brought to the injection pressure. This is the Efficiency of the high-pressure fuel pump according to the invention Relatively good even in the partial load range.
- the hydraulic connection through at least one switching valve or at least one control valve be controlled controlled.
- Switching valves the efficiency of the invention High pressure fuel pump further increased as the hydraulic connection with the switching valve open has low flow resistance.
- Control valve a longitudinal slide in a housing has control slots in the housing are hydraulically connected to the pump elements stand, and that the overlap of longitudinal slide and Control slots is adjustable so that the desired throttle effect in the control valve on simple and effective way.
- control valve has a longitudinal slide guided in a housing, that control grooves are formed in the longitudinal slide, that in the housing holes that are with the pump elements are hydraulically connected, are in place, and that the hydraulic connection between the holes the longitudinal slide is adjustable.
- a High-pressure fuel pump provides that the control valve is in sync with the pump elements driven rotary valve that in the Rotary valve a hydraulic connection is provided that the hydraulic connection has one at each end Tax groove shows that the tax grooves with Control slots in a housing of the control valve interact that the control slots with the Pump elements are hydraulically connected, and that the coverage of control grooves and control slots is adjustable.
- the Adjust the delivery rate particularly sensitively. this applies especially when the phase shift of the Control grooves and the control slots and the Phase shift of the pump elements of the High pressure fuel pump match.
- the High pressure fuel pump a first membrane on each Have pump element that have a delivery chamber Pump elements limited, and the controllable hydraulic Connection connect the delivery areas of the pump elements.
- the Advantages of a diaphragm pump known per se also for one High pressure fuel pump according to the invention made usable become.
- the High pressure fuel pump a second membrane on each Has pump element, the second membrane each one Pressure chamber delimited from the pumping chambers of the pump elements and the controllable hydraulic connection the pressure rooms the pump elements connects.
- the pressure rooms one can Pressure fluid, especially an oil, as the working medium be present and the piston of the pump elements through the second membranes on the pressure fluid in the pressure rooms Act.
- This measure is only in the Delivery chambers fuel, so that in the pressure chamber and in the pump elements, in particular between the piston and Cylinder of the pump elements, a suitable pressure fluid, which preferably has good lubricating properties and not prone to cavitation, present.
- the high-pressure fuel pump according to the invention can advantageously also in connection with a common rail be used.
- common rail fuel injection systems is the regulation of Delivery volume and thus also the pressure in the common rail of great importance, so that the advantages of the invention are particularly positive in such injection systems to make noticable.
- Fig. 1 is a first embodiment High-pressure fuel pump according to the invention for a Injection system of internal combustion engines schematically shown.
- the High-pressure fuel pump 1 as an axial piston pump educated.
- the longitudinal section according to FIG. 1 there are two Pump elements 3 recognizable, which are from a swash plate 5 are driven in a manner known per se.
- the Swash plate 5 in turn is driven by a drive shaft 7 driven.
- the pump elements 3 essentially consist of a Pump piston 9, which is guided in a cylinder bore 11 is.
- the pump piston 9 On the end facing away from the swash plate 5 the pump piston 9 are a first membrane 13 and a second membrane 15 arranged.
- the first membrane 13 separates one filled with fuel (not shown) Delivery chamber 17 from the rest of the pump element 3.
- the delivery rooms are connected via a low pressure connection 19 17 during the suction stroke of the pump piston 9 with fuel filled.
- a first Check valve 21 arranged.
- the one from the pump elements 3 funded during the delivery stroke from the delivery rooms 17 Fuel enters via second check valves 23 a high pressure connection 25.
- the high pressure connection 25 can, for example, a common rail, not shown or injectors (also not shown) with under High-pressure fuel can be supplied.
- the pressure chambers 27 can with a Pressure fluid (not shown), especially oil, filled his.
- a Pressure fluid (not shown), especially oil, filled his.
- the use of a special pressure fluid can because of its favorable tribological properties and low tendency to cavitation may be advantageous.
- the Pump piston 9 can be of pressure fluid, especially oil, be surrounded so that the lubrication of the pump piston 9 in the cylinder bore 11 and the swash plate 5 always is guaranteed.
- a hydraulic connection 29 between the pressure chambers 27a and 27b of the pump elements 3 are provided.
- the hydraulic connection 29 can in the embodiment 1 as a bore in a housing 31 of the High-pressure fuel pump 1 may be formed.
- the control valve 33 can also be used as Switch valve to be formed.
- the hydraulic connection 29 Through the control valve 33 can the hydraulic connection 29 completely if necessary be closed, so that the invention High-pressure fuel pump 1 like one from the prior art Technology known axial piston pump works.
- control valve 33 When the control valve 33 is in an intermediate position between is fully open and fully closed there is a certain pressure build-up in the high pressure space 27a and 27b adjust when the associated pump piston 9 is in Delivery stroke is located. This pressure is about the first Transfer membrane 13 to the associated delivery chamber 17. As soon as the pressure in the delivery chamber 17 is greater than in High-pressure connection 25, the associated second opens Check valve 23 and it becomes a certain one Amount of fuel from the delivery chamber 17 in the High pressure connection 25 promoted. In this operating state the delivery rate of the high-pressure fuel pump 1 is larger than zero and less than the flow rate when the valve is closed Control valve 33. Depending on the position of the control valve 33 can the delivery rate can be set between 0 and 100%.
- control valve 33 can also be used as a switching valve be carried out (not shown).
- the flow control by opening and closing the Switch valve made. If the desired delivery rate was promoted by the pump elements 3, the Switch valve opened so that a pressure equalization between the pressure rooms 27a and 27b takes place and as a result no further fuel in the high pressure connection 25 is promoted. The larger the hydraulic cross sections the hydraulic connection 29 and the switching valve, the lower the loss, this type of flow control can be respectively. If the flow rate regulation by opening the Switch valve after reaching the desired flow rate takes place, the pressure surges in the low pressure range and in High-pressure area of high-pressure fuel pump 1 minimized. This flow rate regulation is particularly advantageous.
- a second embodiment is one High-pressure fuel pump according to the invention in the form of a Cross section of axial piston pump greatly simplified shown.
- three are at 120 ° Pump elements 3 offset from one another hinted at.
- the high pressure connection and the Low pressure connection are not in this illustration shown, as well as the swashplate.
- the formation of pressure room and Delivery space is based on the exemplary embodiment according to FIG. 1 directed.
- Fig. 2 the hydraulic connection 29 is also between the pump elements 3 shown.
- a control valve 33 is arranged, which with reference to FIG. 3, which is a section along the line A-B in Fig. 2nd represents, is explained in more detail below.
- a Housing 31 of the high-pressure fuel pump 1 is a Hole 35 recessed.
- a Rotary slide valve 37 is arranged, which via a shaft 39 in Rotation is offset.
- the speed and phase of the Rotary valve 37 agree with the speed and the Phase position of the swash plate (not shown in FIG. 2 and 3) the axial piston pump.
- the rotation of the shaft 39 is a groove 41 in the rotary valve 37 and a sliding block 43 from the shaft 39 to the rotary valve 37 transmitted.
- the hydraulic connection 29 settles in Rotary valve 37 continues. Where the hydraulic connection 29 ends in the rotary valve, control grooves 45 are provided.
- the hydraulic connections 29 in the housing 31 open into a control slot 47.
- the control slots 47 open into the bore 35 in the housing 31.
- the rotary valve 37 is in via an actuator 49 Longitudinal direction, indicated by the double arrows 51, displaceable. Depending on the coverage of control slots 47 and control grooves 45, the hydraulic connection 29 becomes more or less opened and thus the desired delivery rate set. This type of flow rate regulation was already explained in detail with reference to FIG. 1, and it to avoid repetitions on this Explanations referenced.
- Control valves 33 are further embodiments of Control valves 33 shown.
- the configuration of this Control valves 33 in an axial piston pump corresponds that of the embodiment of FIG. 3.
- An actuator 49 actuates a longitudinal slide 53 in the direction of Double arrow 51.
- a longitudinal slide 53 covers the control edge 55 of the Longitudinal slide 53 the control slots 47 completely, partially or not at all.
- 4 is a position of the longitudinal slide 53, in which the Control slots 47 almost completely from the longitudinal slide 53 are covered. This means that only a small one Pressure equalization between the pressure rooms 27 (not shown) via the hydraulic connections 29 can be done.
- FIG. 5 is another embodiment of a Control valve 33 shown, in which the hydraulic Connections 29 in the housing 31 directly into the bore 35 lead.
- the longitudinal slide 53 In the longitudinal slide 53 is a circumferential Control groove 45 incorporated.
- Position of the longitudinal slide 53 closes the hydraulic connections 29 so that no pressure equalization between the pump elements (not shown) can take place and thus promoted the full funding becomes. If the longitudinal slide 53 in Fig. 5 to the left is shifted, the control groove 45 allows one Connection of the hydraulic connections 29 so that a partial or full pressure equalization between the not shown pressure rooms takes place and thus the Flow rate is reduced.
- the second membrane 15 can also be dispensed with become.
- the hydraulic connection 29 the delivery spaces 17 of the pump elements 3 with each other connect.
- the pressure equalization does not take place between the pressure rooms, but between the delivery rooms 17 instead, which affects the flow rate in the same way affects the high-pressure fuel pump according to the invention.
- the advantage of this embodiment is the lower one Construction effort and space requirements.
- FIG. 6 is a radial piston pump according to the state of the Technology shown schematically.
- the three pump elements 3 are radial arranged to a drive shaft 9 and are from a eccentric section 57 of the drive shaft 9 driven.
- This high-pressure fuel pump is on everyone Low pressure connection 19, a switching valve 59 is provided.
- the switching valves 59 in the second, in Fig. 6 not Switch position shown are brought Switching valves 59 the function of the first check valves 21 (see Fig. 1), so that the pump elements 3 in the Promote high pressure connection 25.
- the switching valves 59 are actuated, the Flow rate of the radial piston pump can be set.
- the control of the switching valves 59 must be very done exactly and there are three complex switching valves 59 required.
- FIG. 7 a first embodiment of a High-pressure fuel pump according to the invention, which as Radial piston pump is formed, shown.
- a High-pressure fuel pump according to the invention which as Radial piston pump is formed, shown.
- 7 connects the hydraulic Connection 29 to the delivery rooms 17a, 17b and 17c of three Pump elements 3, not shown Radial piston pump as described in FIG. 6 together.
- FIG. 8 another embodiment is as Radial piston pump high-pressure fuel pump 1 shown.
- About the switching valve 61 can be a hydraulic connection of the Conveying spaces 17a, 17b and 17c made with each other become. When this hydraulic connection is closed, the radial piston pump delivers the full flow. If the connection is fully open, a Zero funding.
- the Switch valve 61 can between any desired flow rate 0% and 100% can be set.
- FIG. 9 is an embodiment of a switching valve 61 shown in longitudinal section.
- this switching valve 61 are the hydraulic connections 29 by a Longitudinal slide 53 closed or more or less open. Depending on the position of the longitudinal slide 53 can thus a more or less large pressure balance between the Delivery spaces 17a, 17b or 17c of the high-pressure fuel pump or the pressure chambers 27a or 27b (see FIG. 1).
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Einspritzanlage von Brennkraftmaschinen, mit mindestens zwei Pumpenelementen zur Förderung zur Förderung von Kraftstoff in einen Hochdruckanschluss.The invention relates to a high-pressure fuel pump for an injection system of internal combustion engines, with at least two pump elements for delivery to delivery of fuel into a high pressure connection.
Solche Kraftstoffhochdruckpumpen sind beispielsweise als Axialkolbenpumpen, Radialkolbenpumpen oder Reiheneinspritzpumpen bekannt.Such high-pressure fuel pumps are, for example, as Axial piston pumps, radial piston pumps or Series injection pumps are known.
Zur Regelung der Fördermenge ist es bekannt, entweder über eine Ansaugdrosselung mit Hilfe einer sogenannten Zumesseinheit den von den Pumpenelementen angesaugten Kraftstoff auf die gewünschte Fördermenge zu beschränken. Nachteilig an dieser Fördermengenregelung sind die aufwendige Zumesseinheit und die hohen Drosselverluste, welche sich beim Ansaugen des Kraftstoffs durch die als Drossel wirkende Zumesseinheit ergeben. Außerdem kann bei dieser Fördermengenregelung Kavitation in den Pumpenelementen auftreten.It is known to regulate the delivery rate, either via an intake throttling with the help of a so-called Metering unit that is sucked in by the pump elements Limit fuel to the desired delivery rate. The disadvantage of this flow control is that complex metering unit and high throttling losses, which differs when the fuel is drawn in as Throttle metering unit result. In addition, at this flow control cavitation in the Pump elements occur.
Es ist weiterhin bekannt, die Fördermengenregelung von Kraftstoffhochdruckpumpen auf deren Hochdruckseite vorzusehen. Nachteilig an dieser Fördermengenregelung sind die hohen Dissipationsverluste, da der Kraftstoff zunächst auf ein hohes Druckniveau gebracht wird und anschließend der überschüssige Kraftstoff in einem Druckregelventil entspannt wird.It is also known to regulate the flow of High pressure fuel pumps on their high pressure side provided. Disadvantages of this flow control are the high dissipation losses since the fuel initially is brought to a high pressure level and then the excess fuel in a pressure control valve is relaxed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffhochdruckpumpe bereitzustellen, deren Fördermenge einfach regelbar ist. Außerdem soll der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe in allen Lastpunkten annähernd gleich gut sein.The invention has for its object a Provide high-pressure fuel pump, its delivery rate is easy to regulate. In addition, the efficiency of the High-pressure fuel pump according to the invention in all Load points should be approximately the same.
Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Einspritzanlage von Brennkraftmaschinen, mit mindestens zwei Pumpenelementen zur Förderung von Kraftstoff in einen Hochdruckanschluss dadurch gelöst, dass mindestens zwischen zwei Pumpenelementen eine steuerbare hydraulische Verbindung vorgesehen ist.This task is for a high pressure fuel pump for an injection system of internal combustion engines, with at least two pump elements to promote Solved fuel in a high pressure connection in that A controllable one at least between two pump elements hydraulic connection is provided.
Durch die steuerbare hydraulische Verbindung zwischen den Pumpenelementen wird erreicht, dass im Teillastbetrieb das Pumpenelement, welches sich im Förderhub befindet, eine Teilmenge in das Pumpenelement fördert, sich gerade im Saughub befindet. Dadurch verringert sich die erforderliche Pumpenarbeit und es wird nur die benötigte Kraftstoffmenge auf den Einspritzdruck gebracht. Dadurch ist der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe auch im Teillastbereich relativ gut.The controllable hydraulic connection between the Pump elements ensures that in partial load operation Pump element, which is in the delivery stroke, one Partial quantity in the pump element promotes itself in the Suction stroke is located. This reduces the required Pump work and it only gets the amount of fuel needed brought to the injection pressure. This is the Efficiency of the high-pressure fuel pump according to the invention Relatively good even in the partial load range.
Alternativ kann die hydraulische Verbindung durch mindestens ein Schaltventil oder mindestens ein Regelventil gesteuert gesteuert werden. Bei der Verwendung von Schaltventilen, wird der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe weiter gesteigert, da die hydraulische Verbindung bei geöffnetem Schaltventil einen geringen Strömungswiderstand hat.Alternatively, the hydraulic connection through at least one switching valve or at least one control valve be controlled controlled. When using Switching valves, the efficiency of the invention High pressure fuel pump further increased as the hydraulic connection with the switching valve open has low flow resistance.
Wenn die hydraulische Verbindung durch ein Regelventil gesteuert wird, ist gewährleistet, dass keine Druckstöße im Niederdruck- oder im Hochdruckbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe auftreten und sich somit insgesamt die Belastungen der Kraftstoffhochdruckpumpe auf ein Minimum reduzieren.If the hydraulic connection through a control valve is controlled, it is ensured that no pressure surges in the Low pressure or in the high pressure range of High pressure fuel pump occur and thus overall the loads on the high-pressure fuel pump Reduce minimum.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Regelventil einen in einem Gehäuse geführten Längsschieber aufweist, dass in dem Gehäuse Steuerschlitze vorhanden sind, die mit den Pumpenelementen hydraulisch in Verbindung stehen, und dass die Überdeckung von Längsschieber und Steuerschlitzen einstellbar ist, so dass sich die gewünschte Drosselwirkung im Regelventil auf einfache und wirkungsvolle Weise realisieren lässt.It turned out to be advantageous if that Control valve a longitudinal slide in a housing has control slots in the housing are hydraulically connected to the pump elements stand, and that the overlap of longitudinal slide and Control slots is adjustable so that the desired throttle effect in the control valve on simple and effective way.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das Regelventil einen in einem Gehäuse geführten Längsschieber aufweist, dass in dem Längsschieber Steuernuten ausgebildet sind, dass in dem Gehäuse Bohrungen, die mit den Pumpenelementen hydraulisch in Verbindung stehen, vorhanden sind, und dass die hydraulische Verbindung zwischen den Bohrungen durch die Längsschieber einstellbar ist. Alternatively, it can also be provided that the control valve has a longitudinal slide guided in a housing, that control grooves are formed in the longitudinal slide, that in the housing holes that are with the pump elements are hydraulically connected, are in place, and that the hydraulic connection between the holes the longitudinal slide is adjustable.
Eine weitere alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe sieht vor, dass das Regelventil einen synchron zu den Pumpenelementen angetriebenen Drehschieber aufweist, dass in dem Drehschieber eine hydraulische Verbindung vorgesehen ist, dass die hydraulische Verbindung an ihren Enden je eine Steuernut aufweist, dass die Steuernuten mit Steuerschlitzen in einem Gehäuse des Regelventils zusammenwirken, dass die Steuerschlitze mit den Pumpenelementen hydraulisch in Verbindung stehen, und dass die Überdeckung von Steuernuten und Steuerschlitzen einstellbar ist. Bei dieser Ausführungsform lässt sich die Fördermenge besonders feinfühlig einstellen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Phasenverschiebung der Steuernuten und der Steuerschlitze und die Phasenverschiebung der Pumpenelemente der Kraftstoffhochdruckpumpe übereinstimmen.Another alternative embodiment of a High-pressure fuel pump according to the invention provides that the control valve is in sync with the pump elements driven rotary valve that in the Rotary valve a hydraulic connection is provided that the hydraulic connection has one at each end Tax groove shows that the tax grooves with Control slots in a housing of the control valve interact that the control slots with the Pump elements are hydraulically connected, and that the coverage of control grooves and control slots is adjustable. In this embodiment, the Adjust the delivery rate particularly sensitively. this applies especially when the phase shift of the Control grooves and the control slots and the Phase shift of the pump elements of the High pressure fuel pump match.
In weiterer Ergänzung der Erfindung kann die Kraftstoffhochdruckpumpe eine erste Membran an jedem Pumpenelement aufweisen, die einen Förderraum der Pumpenelemente begrenzt, und die steuerbare hydraulische Verbindung die Förderräume der Pumpenelemente verbinden. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung können die Vorteile einer an sich bekannten Membranpumpe auch für eine erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckpumpe nutzbar gemacht werden.In a further addition to the invention, the High pressure fuel pump a first membrane on each Have pump element that have a delivery chamber Pump elements limited, and the controllable hydraulic Connection connect the delivery areas of the pump elements. In this embodiment of the invention, the Advantages of a diaphragm pump known per se also for one High pressure fuel pump according to the invention made usable become.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Kraftstoffhochdruckpumpe eine zweite Membran an jedem Pumpenelement aufweist, wobei die zweite Membran je einen Druckraum von den Förderräumen der Pumpenelemente abgrenzt und die steuerbare hydraulische Verbindung die Druckräume der Pumpenelemente verbindet. In den Druckräumen kann ein Druckfluid, insbesondere ein Öl, als Arbeitsmedium vorhanden sein und der Kolben der Pumpenelemente durch die zweite Membranen auf das Druckfluid in den Druckräumen wirken. Durch diese Maßnahme befindet sich lediglich in den Förderräumen Kraftstoff, so dass sich im Druckraum und in den Pumpenelementen, insbesondere zwischen Kolben und Zylinder der Pumpenelemente, ein geeignetes Druckfluid, welches vorzugsweise gute Schmiereigenschaften aufweist und nicht zur Kavitation neigt, vorhanden.Further advantages arise if the High pressure fuel pump a second membrane on each Has pump element, the second membrane each one Pressure chamber delimited from the pumping chambers of the pump elements and the controllable hydraulic connection the pressure rooms the pump elements connects. In the pressure rooms one can Pressure fluid, especially an oil, as the working medium be present and the piston of the pump elements through the second membranes on the pressure fluid in the pressure rooms Act. This measure is only in the Delivery chambers fuel, so that in the pressure chamber and in the pump elements, in particular between the piston and Cylinder of the pump elements, a suitable pressure fluid, which preferably has good lubricating properties and not prone to cavitation, present.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckpumpe kann vorteilhafterweise auch in Verbindung mit einem Common-Rail eingesetzt werden. Gerade bei Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystemen ist die Regelung der Fördermenge und damit auch des Drucks im Common-Rail von großer Bedeutung, so dass die erfindungsgemäßen Vorteile sich bei solchen Einspritzsystemen besonders positiv bemerkbar machen.The high-pressure fuel pump according to the invention can advantageously also in connection with a common rail be used. Especially with common rail fuel injection systems is the regulation of Delivery volume and thus also the pressure in the common rail of of great importance, so that the advantages of the invention are particularly positive in such injection systems to make noticable.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous configurations of the Invention are the following drawing, the Description and the patent claims.
Es zeigen:
- Fig. 1:
- einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer als Axialkolbenpumpe ausgeführten erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe;
- Fig. 2:
- einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1;
- Fig. 3:
- einen Längsschnitt entlang der Linie A-B durch ein Regelventil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
- Fig. 4 und 5:
- Ausführungsbeispiele weiterer Regelventile;
- Fig. 6:
- eine Radialkolbenpumpe nach dem Stand der Technik;
- Fig. 7:
- eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe;
- Fig. 8:
- ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe; und
- Fig. 9:
- ein Ausführungsbeispiel für ein Schalt- oder Regelventil zur Fördermengenregelung der Radialkolbenpumpe gemäß Fig. 7 und 8.
- Fig. 1:
- a longitudinal section through a first embodiment of an inventive high-pressure fuel pump designed as an axial piston pump;
- Fig. 2:
- a cross section through the embodiment of FIG. 1;
- Fig. 3:
- a longitudinal section along the line AB through a control valve according to the first embodiment;
- 4 and 5:
- Exemplary embodiments of further control valves;
- Fig. 6:
- a radial piston pump according to the prior art;
- Fig. 7:
- a schematic representation of a radial piston pump according to the invention;
- Fig. 8:
- a further embodiment of a radial piston pump according to the invention; and
- Fig. 9:
- an embodiment of a switching or control valve for controlling the delivery rate of the radial piston pump according to FIGS. 7 and 8.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe für eine
Einspritzanlage von Brennkraftmaschinen schematisch
dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die
Kraftstoffhochdruckpumpe 1 als Axialkolbenpumpe
ausgebildet. In dem Längsschnitt gemäß Fig.1 sind zwei
Pumpenelemente 3 erkennbar, die von einer Taumelscheibe 5
in an sich bekannter Weise angetrieben werden. Die
Taumelscheibe 5 wiederum wird von einer Antriebswelle 7
angetrieben.In Fig. 1 is a first embodiment
High-pressure fuel pump according to the invention for a
Injection system of internal combustion engines schematically
shown. In this embodiment, the
High-
Die Pumpenelemente 3 bestehen im Wesentlichen aus einem
Pumpenkolben 9, der in einer Zylinderbohrung 11 geführt
ist. An der dem der Taumelscheibe 5 abgewandten Stirnseite
der Pumpenkolben 9 sind eine erste Membran 13 und eine
zweite Membran 15 angeordnet. Die erste Membran 13 trennt
einen mit Kraftstoff (nicht dargestellt) gefüllten
Förderraum 17 vom Rest des Pumpenelements 3.The
Über einen Niederdruckanschluss 19 werden die Förderräume
17 während des Saughubs der Pumpenkolben 9 mit Kraftstoff
gefüllt. Um ein Rückströmen von Kraftstoff während des
Förderhubs der Pumpenelemente 3 zu verhindern, ist in dem
Niederdruckanschluss je Pumpenelement 3 ein erstes
Rückschlagventil 21 angeordnet. Der von dem Pumpenelementen
3 während des Förderhubs aus den Förderräumen 17 geförderte
Kraftstoff gelangt über zweite Rückschlagventile 23 in
einen Hochdruckanschluss 25. Über den Hochdruckanschluss 25
kann beispielsweise ein nicht dargestellter Common-Rail
oder Injektoren (ebenfalls nicht dargestellt) mit unter
Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt werden.The delivery rooms are connected via a
Die erste Membran 13 und die zweite Membran 15 begrenzen
einen Druckraum 27. Die Druckräume 27 können mit einem
Druckfluid (nicht dargestellt), insbesondere Öl, gefüllt
sein. Die Verwendung eines besonderen Druckfluids kann
wegen seiner günstigen tribologischen Eigenschaften und
geringen Kavitationsneigung vorteilhaft sein. Auch der
Pumpenkolben 9 kann von Druckfluid, insbesondere Öl,
umgeben sein, so dass die Schmierung des Pumpenkolbens 9 in
der Zylinderbohrung 11 sowie der Taumelscheibe 5 stets
gewährleistet ist.Limit the
Um die Fördermenge der erfindungsgemäßen
Kraftstoffhochdruckpumpe 1 stufenlos regeln zu können, ist
eine hydraulische Verbindung 29 zwischen den Druckräumen
27a und 27b der Pumpenelemente 3 vorgesehen. Die
hydraulische Verbindung 29 kann bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 1 als Bohrung in einem Gehäuse 31 der
Kraftstoffhochdruckpumpe 1 ausgebildet sein. In der
hydraulischen Verbindung 29 ist ein Regelventil 33
angeordnet. Alternativ kann das Regelventil 33 auch als
Schaltventil ausgebildet sein. Durch das Regelventil 33
kann die hydraulische Verbindung 29 bei Bedarf vollständig
geschlossen werden, so dass die erfindungsgemäße
Kraftstoffhochdruckpumpe 1 wie eine aus dem Stand der
Technik bekannte Axialkolbenpumpe arbeitet. Alternativ kann
das Regelventil 33 die hydraulische Verbindung 29 auch mehr
oder weniger freigeben, so dass die Druckdifferenz in den
Druckräumen 27a und 27b beschränkt wird.To the delivery rate of the invention
To be able to continuously control high-pressure fuel pump 1
a
Wenn das Regelventil 33 vollständig geöffnet ist, findet
ein nahezu vollständiger Druckausgleich zwischen den
Druckräumen 27a und 27b statt. Dies bedeutet, dass auch
während des Förderhubs eines der Pumpenelemente 3 kein
nennenswerter Druckanstieg im zugehörigen Druckraum 27 und
im Förderraum 17 stattfindet. Infolgedessen wird kein
Kraftstoff aus dem Förderraum 17 in den Hochdruckanschluss
25 gefördert. Somit ist in diesem Betriebszustand eine
Nullförderung eingestellt.When the
Wenn das Regelventil 33 in einer Zwischenstellung zwischen
vollständig geöffnet und vollständig geschlossen ist, kann
sich ein gewisser Druckaufbau im Hochdruckraum 27a und 27b
einstellen, wenn der zugehörige Pumpenkolben 9 sich im
Förderhub befindet. Dieser Druck wird über die erste
Membran 13 auf den zugehörigen Förderraum 17 übertragen.
Sobald der Druck im Förderraum 17 größer als im
Hochdruckanschluss 25 ist, öffnet das zugehörige zweite
Rückschlagventil 23, und es wird eine bestimmte
Kraftstoffmenge aus dem Förderraum 17 in den
Hochdruckanschluss 25 gefördert. In diesem Betriebszustand
ist die Fördermenge der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 größer
als Null und kleiner als die Fördermenge bei geschlossenem
Regelventil 33. Je nach Stellung des Regelventils 33 kann
die Fördermenge zwischen 0 und 100 % eingestellt werden.When the
Alternativ kann das Regelventil 33 auch als Schaltventil
ausgeführt werden (nicht dargestellt). In diesem Fall wird
die Fördermengenregelung durch Öffnen und Schließen des
Schaltventils vorgenommen. Wenn die gewünschte Fördermenge
von den Pumpenelementen 3 gefördert wurde, wird das
Schaltventil geöffnet, so dass ein Druckausgleich zwischen
den Druckräumen 27a und 27b stattfindet und infolgedessen
kein weiterer Kraftstoff mehr in den Hochdruckanschluss 25
gefördert wird. Je größer die hydraulischen Querschnitte
der hydraulischen Verbindung 29 und des Schaltventils sind,
desto verlustarmer kann diese Art der Fördermengenregelung
erfolgen. Wenn die Fördermengenregelung durch Öffnen des
Schaltventils nach Erreichen der gewünschten Fördermenge
erfolgt, werden die Druckstöße im Niederdruckbereich und im
Hochdruckbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 minimiert.
Diese Fördermengenregelung ist besonders vorteilahft.Alternatively, the
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe im Form einer
Axialkolbenpumpe im Querschnitt stark vereinfacht
dargestellt. In dieser Darstellung sind drei um 120°
zueinander versetzt angeordnete Pumpenelemente 3
andeutungsweise dargestellt. Der Hochdruckanschluss und der
Niederdruckanschluss sind in dieser Darstellung nicht
dargestellt, ebenso wie die Taumelscheibe. Bezüglich dieser
Details und auch der Ausbildung von Druckraum und
Förderraum wird auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1
verwiesen. In Fig. 2, a second embodiment is one
High-pressure fuel pump according to the invention in the form of a
Cross section of axial piston pump greatly simplified
shown. In this illustration, three are at 120 °
In Fig. 2 ist auch die hydraulische Verbindung 29 zwischen
den Pumpenelementen 3 dargestellt. In der Mitte der
sternförmig angeordneten hydraulischen Verbindung 29 ist
ein Regelventil 33 angeordnet, welches anhand der Fig. 3,
die einen Schnitt entlang der Linie A-B in Fig. 2
darstellt, nachfolgend näher erläutert wird.In Fig. 2 the
In einem Gehäuse 31 der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 ist eine
Bohrung 35 ausgespart. In dieser Bohrung 35 ist ein
Drehschieber 37 angeordnet, der über eine Welle 39 in
Drehung versetzt wird. Die Drehzahl und Phasenlage des
Drehschiebers 37 stimmen mit der Drehzahl und der
Phasenlage der Taumelscheibe (nicht dargestellt in Fig. 2
und 3) der Axialkolbenpumpe überein. Die Drehbewegung von
der Welle 39 wird über eine Nut 41 im Drehschieber 37 sowie
einen Nutenstein 43 von der Welle 39 auf den Drehschieber
37 übertragen. Die hydraulische Verbindung 29 setzt sich im
Drehschieber 37 fort. Dort, wo die hydraulische Verbindung
29 im Drehschieber endet, sind Steuernuten 45 vorgesehen.
Die im Gehäuse 31 vorhandenen hydraulischen Verbindungen 29
münden in einen Steuerschlitz 47. Die Steuerschlitze 47
münden in der Bohrung 35 im Gehäuse 31.In a
Der Drehschieber 37 ist über einen Aktor 49 in
Längsrichtung, angedeutet durch die Doppelpfeile 51,
verschiebbar. Je nach Überdeckung von Steuerschlitzen 47
und Steuernuten 45 wird die hydraulische Verbindung 29 mehr
oder weniger geöffnet und somit die gewünschte Fördermenge
eingestellt. Diese Art der Fördermengenregelung wurde
anhand der Fig. 1 bereits ausführlich erläutert, und es
wird, um Wiederholungen zu vermeiden, auf diese
Erläuterungen verwiesen.The
In den Fig. 4 und 5 sind weitere Ausführungsbeispiele von
Regelventilen 33 dargestellt. Die Konfiguration dieser
Regelventile 33 in einer Axialkolbenpumpe entspricht
derjenigen des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3. Bei dem
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 münden die hydraulischen
Verbindungen im Gehäuse 31 in Steuerschlitze 47. Ein Aktor
49 betätigt einen Längsschieber 53 in Richtung des
Doppelpfeils 51. In Abhängigkeit der Position des
Längsschiebers 53 deckt die Steuerkante 55 des
Längsschiebers 53 die Steuerschlitze 47 vollständig,
teilweise oder gar nicht ab. In Fig. 4 ist eine Position
des Längsschiebers 53 dargestellt, bei dem die
Steuerschlitze 47 nahezu vollständig vom Längsschieber 53
abgedeckt sind. Dies bedeutet, dass nur ein geringer
Druckausgleich zwischen den Druckräumen 27 (nicht
dargestellt) über die hydraulischen Verbindungen 29
erfolgen kann. Infolgedessen fördert die ebenfalls nicht
dargestellte Kraftstoffhochdruckpumpe 1 nahezu die volle
Fördermenge. Wenn der Längsschieber 53 in Fig. 4 durch den
Aktor 49 weiter nach rechts verschoben wird, ist ein
besserer Druckausgleich zwischen den nicht dargestellten
Druckräumen 27 möglich, so dass die Fördermenge sinkt.4 and 5 are further embodiments of
In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
Regelventils 33 dargestellt, bei dem die hydraulischen
Verbindungen 29 im Gehäuse 31 direkt in die Bohrung 35
münden. In den Längsschieber 53 ist eine umlaufende
Steuernut 45 eingearbeitet. In der in Fig. 5 dargestellten
Position des Längsschiebers 53 verschließt dieser die
hydraulischen Verbindungen 29, so dass kein Druckausgleich
zwischen den Pumpenelementen (nicht dargestellt)
stattfinden kann und somit die volle Fördermenge gefördert
wird. Wenn der Längsschieber 53 in Fig. 5 nach links
verschoben wird, ermöglicht die Steuernut 45 eine
Verbindung der hydraulischen Verbindungen 29, so dass ein
teilweiser oder vollständiger Druckausgleich zwischen den
nicht dargestellten Druckräumen stattfindet und somit die
Fördermenge reduziert wird.5 is another embodiment of a
Alternativ kann auch auf die zweite Membran 15 verzichtet
werden. In diesem Fall muss die hydraulische Verbindung 29
die Förderräume 17 der Pumpenelemente 3 miteinander
verbinden. In diesem Fall findet der Druckausgleich nicht
zwischen den Druckräumen, sondern zwischen den Förderräumen
17 statt, was sich in gleicher Weise auf die Fördermenge
der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe auswirkt.
Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist der geringere
Bauaufwand und Platzbedarf.Alternatively, the
In Fig. 6 ist eine Radialkolbenpumpe nach dem Stand der
Technik schematisch dargestellt. Nach diesem
Ausführungsbeispiel sind die drei Pumpenelemente 3 radial
zu einer Antriebswelle 9 angeordnet und werden von einem
exzentrischen Abschnitt 57 der Antriebswelle 9 angetrieben.
Bei dieser Kraftstoffhochdruckpumpe ist an jedem
Niederdruckanschluss 19 ein Schaltventil 59 vorgesehen. In
der in Fig. 6 dargestellten Position der Schaltventile kann
während des Förderhubs der Pumpenelemente 3 der Kraftstoff
wieder zurück in den Niederdruckanschluss 19 fließen, so
dass sich eine Nullförderung einstellt. Wenn die
Schaltventile 59 in die zweite, in Fig. 6 nicht
dargestellte Schaltstellung gebracht werden, haben die
Schaltventile 59 die Funktion der ersten Rückschlagventile
21 (siehe Fig. 1), so dass die Pumpenelemente 3 in den
Hochdruckanschluss 25 fördern. Je nachdem zu welchem
Zeitpunkt die Schaltventile 59 betätigt werden, kann die
Fördermenge der Radialkolbenpumpe eingestellt werden.
Allerdings muss die Steuerung der Schaltventile 59 sehr
genau erfolgen und es sind drei aufwendige Schaltventile 59
erforderlich.6 is a radial piston pump according to the state of the
Technology shown schematically. After this
Embodiment, the three
Anhand der Fig. 7 wird ein erstes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe, welche als
Radialkolbenpumpe ausgebildet ist, dargestellt. In dem
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 verbindet die hydraulische
Verbindung 29 die Förderräume 17a, 17b und 17c von drei
nicht dargestellten Pumpenelementen 3 einer
Radialkolbenpumpe, wie sie in Fig. 6 beschrieben wurde,
miteinander. Zu jedem Förderraum 17a, 17b und 17c ist ein
Regelventil 33 vorgesehen. Die Regelventile 33 werden
gemeinsam angesteuert.7, a first embodiment of a
High-pressure fuel pump according to the invention, which as
Radial piston pump is formed, shown. By doing
7 connects the
In Fig. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer als
Radialkolbenpumpe ausgeführten Kraftstoffhochdruckpumpe 1
dargestellt. Die drei Pumpenelemente 3, welche von einer
Antriebswelle 7 angetrieben werden, weisen je einen
Niederdruckanschluss 19 mit einem ersten Rückschlagventil
21 und einen Hochdruckanschluss 25 mit einem zweiten
Rückschlagventil 23 auf. Von den Förderräumen 17a, 17b und
17c der drei Pumpenelemente 3 führt jeweils eine
hydraulische Verbindung 29 zu einem Schaltventil 61. Über
das Schaltventil 61 kann eine hydraulische Verbindung der
Förderräume 17a, 17b und 17c untereinander hergestellt
werden. Wenn diese hydraulische Verbindung geschlossen ist,
fördert die Radialkolbenpumpe die volle Fördermenge. Wenn
die Verbindung vollständig geöffnet ist, stellt sich eine
Nullförderung ein. Durch geeignetes Ansteuern des
Schaltventils 61 kann jede gewünschte Fördermenge zwischen
0 % und 100 % eingestellt werden.In Fig. 8, another embodiment is as
Radial piston pump high-
In Fig. 9 ist ein Ausführungsbeispiel eines Schaltventils
61 im Längsschnitt dargestellt. Bei diesem Schaltventil 61
werden die hydraulischen Verbindungen 29 durch einen
Längsschieber 53 geschlossen oder mehr oder weniger
geöffnet. Je nach Stellung des Längsschiebers 53 kann somit
ein mehr oder weniger großer Druckausgleich zwischen den
Förderräumen 17a, 17b oder 17c der Kraftstoffhochdruckpumpe
bzw. den Druckräumen 27a oder 27b (s. Fig. 1) erfolgen.9 is an embodiment of a switching
Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the drawing, its description and the Features disclosed claims can be both individually as well as in any combination with each other be essential to the invention.
Claims (14)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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- 2002-04-12 DE DE10216205A patent/DE10216205B4/en not_active Expired - Fee Related
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