EP3014119A1 - Pumpe - Google Patents

Pumpe

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EP3014119A1
EP3014119A1 EP14720619.7A EP14720619A EP3014119A1 EP 3014119 A1 EP3014119 A1 EP 3014119A1 EP 14720619 A EP14720619 A EP 14720619A EP 3014119 A1 EP3014119 A1 EP 3014119A1
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EP
European Patent Office
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pressure
piston
low
pump
low pressure
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EP14720619.7A
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EP3014119B1 (de
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Achim Koehler
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3014119A1 publication Critical patent/EP3014119A1/de
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Publication of EP3014119B1 publication Critical patent/EP3014119B1/de
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    • F02M2200/31—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements
    • F02M2200/315—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements for damping fuel pressure fluctuations

Definitions

  • the invention relates to a pump, in particular a high-pressure pump for
  • Fuel injection systems or hydraulic applications Specifically, the invention relates to the field of diesel pumps, gasoline pumps and hydraulic pumps.
  • a high-pressure pump for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines is known.
  • the known high-pressure pump has a pump assembly and a drive shaft, wherein the drive shaft comprises a cam associated with the pump assembly.
  • Pump assembly includes a roller that rolls on a tread of the cam.
  • Drive shaft is mounted at bearings in housing parts of the high-pressure pump. During operation of the high-pressure pump, a reciprocating movement of a piston is achieved, so that the delivery of high-pressure fuel to a common rail takes place. During operation of the high-pressure pump, the drive shaft rotates about an axis.
  • the pump according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an improved structure and improved operation are possible. Specifically, during operation, pressure pulsations generated in the low pressure space can be effectively damped to reduce adverse effects.
  • the pump can in particular be configured as a high-pressure pump, which serves for conveying a fluid, in particular fuel, with high pressure.
  • the high pressure pump may be integrated with a fuel injection system or other hydraulic system.
  • a low-pressure circuit may be formed, which over the
  • the low-pressure space may in this case be designed as an engine room of the pump, wherein the drive is at least partially in the as
  • Low-pressure circuit can be provided, thereby can be simplified in their design and optionally also omitted. Thus, the design of the low pressure circuit and thus the fuel injection system or the like is simplified.
  • the fluid in particular the fuel, can advantageously via the
  • the low-pressure space may in particular be the engine room. Possible are also here
  • the pump has a plurality of pump assemblies and correspondingly a plurality of pump working spaces to which the fluid, in particular the fuel, is guided via the low-pressure space. It is advantageous that the relief device, a throttle, which connects the vapor space at least indirectly with the low pressure level, and / or a for
  • Low-pressure level-opening check valve on the one hand at least indirectly with the vapor space and on the other hand, at least indirectly with the low pressure level is connected has.
  • the damping of the pressure pulsations can thus be realized by the piston, which is mounted against the spring force.
  • the vapor space is connected via the throttle to the lower low pressure level.
  • the throttle is in this case in an advantageous manner depending on a pulsation frequency and a Pulsationsamplitude and the low pressure level after the throttle tuned so that when expanding the
  • vapor space is connected via the check valve to an at least calmed and / or lower low pressure level in an advantageous manner.
  • the check valve via the check valve and a
  • the throttle of the relief device opens radially into the piston bore.
  • the piston bore can be closed by a suitable closure element.
  • a low low pressure level can be kept in a particularly simple manner, with which the vapor space is connected via the throttle.
  • a closure element is arranged, that the vapor space between the piston and the closure element is formed in the piston bore and that the throttle
  • Relief device is integrated in the closure element. In this way, the access required for the piston bore can be used at the same time to maintain the low pressure level.
  • the piston bore is arranged in a housing, that a low-pressure channel is formed in the housing, which opens into the vapor space of the piston bore, and that the check valve is arranged in the low pressure passage.
  • a closure element is arranged, that the vapor space between the piston and the closure element is formed in the piston bore and that the check valve in the
  • Closing element is integrated.
  • the essential functions can be realized in the field of piston bore.
  • the space required within the housing, which is needed for this realization, this is minimized.
  • a spring element is arranged in the vapor space, which acts on the piston with the spring force.
  • the steam space can thus serve as a spring chamber at the same time.
  • the spring element can be pressurized by the piston in this case.
  • the piston may also be suitably connected to the spring element to urge the piston both on pressure and on train.
  • the piston is guided in the piston bore such that a leakage flow from the low-pressure space into the vapor space is made possible between the piston and the piston bore.
  • Piston guide realized in the piston bore. At the same time thereby a Nachpound of fluid, in particular fuel, is realized in the vapor space. As a result, the required volume of steam can always be generated and at the same time an advantageous damping behavior can be achieved. The leakage is then removed via the throttle or the check valve to the low pressure level. Thus, a maintenance-free operation is possible.
  • FIG. 1 shows a high-pressure pump of a fuel injection system in a schematic illustration according to a first exemplary embodiment of the invention
  • Fig. 2 is a partial, schematic sectional view of the high-pressure pump shown in Figure 1 according to a second embodiment of the invention.
  • Fig. 3 is a partial, schematic sectional view of the high-pressure pump shown in Figure 1 according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a partial, schematic sectional view of the high-pressure pump shown in FIG. 1 in accordance with a fourth exemplary embodiment of the invention.
  • Fig. 5 is a partial, schematic sectional view of the high-pressure pump shown in Fig. 1 according to a fifth embodiment and Fig. 6 is a diagram for explaining the operation of a high-pressure pump according to a possible embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a high-pressure pump 1 of a fuel injection system 2 with a
  • Low pressure circuit 3 in a schematic representation according to a first embodiment.
  • the high-pressure pump 1 can be used in particular for air-compressing, self-igniting internal combustion engines or mixture-compressing, spark-ignited ones
  • the high-pressure pump 1 also as the high-pressure pump 1
  • Hydraulic pump designed for other hydraulic applications.
  • the high-pressure pump 1 has a low-pressure chamber 4 and a drive 5. In this case 5 pressure pulsations in the low-pressure space 4 are generated in operation by the drive.
  • the low-pressure space 4 is formed by an engine room, in which an axis 6 is arranged with a multiple cam 7 at least partially.
  • the multiple cam 7 of the axis 6 is used to drive a pump piston 8 of a pump assembly 9 of the high-pressure pump 1.
  • a part of a cylinder head 10 is shown schematically, in which a cylinder bore 1 1 is configured. Of the Pump piston 8 is guided in the cylinder bore 11.
  • the actuation of the pump piston 8 by the multiple cam 7 is illustrated by a double arrow 12.
  • a metering unit 13 is provided, is guided over the operating at low pressure fuel in a pump working chamber 14.
  • the pump working chamber 14 is in this case limited by the pump piston 8 in the cylinder bore 11.
  • the high-pressure fuel is conducted via an outlet valve 15, for example, to a common rail.
  • the drive 5 in particular the reciprocating motion of the pump piston 8, 4 pressure pulsations are generated in the low-pressure space.
  • 4 is shown separately from the drive 5, in particular the axis 6, which is at least partially disposed in the engine room 4.
  • the low-pressure circuit 3 comprises a tank 20 and a prefeed pump 21, which may be configured, for example, as an electric fuel pump 21.
  • the fuel is conveyed from the tank 20 via a filter device 22 in the low-pressure chamber 4.
  • the filter device 22 comprises a filter and optionally also a water separator.
  • part of the fuel is led via a housing bearing 23 and a flange bearing 24 to a low-pressure level 25.
  • the axis 6 is mounted with the multiple cam 7.
  • Housing bearing 23 and the flange bearing 24 are in this case by throttling 23, 24th
  • the low-pressure level 25 has a pressure p 2 which is less than the pressure.
  • a device 26 can optionally be provided.
  • the pressure p 2 for example, be held slightly above the optionally pressure-relieved tank 20.
  • the device 26 may for example have a throttle or other low pressure limit.
  • the device 26 may also be omitted. Specifically, already by the length of a return line 27, which leads from the low pressure level 25 to the tank 20, the desired low pressure p 2 in the low pressure level 25 can be achieved.
  • the high-pressure pump 1 has a damping device 30.
  • damping devices 30 may be provided.
  • the damping device 30 is connected on the one hand by means of a line 31 to the low pressure chamber 4 and on the other hand connected to the low pressure level 25.
  • the low pressure level 25 is at its pressure p 2 below the pressure in the low pressure space 4.
  • the damping device 30 in this embodiment, a piston 32, which serves as a compensating piston 32.
  • the piston 32 is guided displaceably in a piston bore 33.
  • the piston 32 divides the piston bore 33 into a vapor space 34 and a space 35.
  • the vapor space 34 serves at the same time as a spring space 34, in which a spring element 36 is arranged, which is designed, for example, as a spiral spring 36.
  • the damping device 30 also has a relief device 37, which connects the vapor space 34 with the low pressure level 25.
  • the relief device 37 includes a check valve 38.
  • the check valve 38 opens in this case to the low pressure level 25 back.
  • the fuel flow in the low-pressure circuit 3 is illustrated by arrows.
  • Adjusted spring element 36 so that the volume of the vapor space 34 increases. Since the check valve 38 blocks an inflow of fuel into the vapor space 34, a certain amount arises in accordance with the displacement of the piston 32 in the vapor space 34
  • the piston 32 is guided in the piston bore 32 in such a way that a leakage flow from the space 35 connected to the low-pressure space 4 into the vapor space 34 is made possible between the piston 32 and the piston bore 33.
  • the leakage is in this case discharged via the check valve 38 to the low pressure level 25 during operation.
  • Fig. 2 shows a partial, schematic sectional view of the illustrated in Fig. 1 high-pressure pump 1 according to a second embodiment.
  • a housing part 45 is shown, which is part of a housing 46 of the high pressure pump 1, in which the low-pressure chamber 4 is configured.
  • the housing part 45 may also be the cylinder head 10.
  • a tubular sleeve 47 is inserted into the housing part 45, in which the piston bore 33 is configured.
  • a closure element 48 is inserted into the sleeve 47, which closes the piston bore 33 to an outer side 49 of the housing part 45 through.
  • the vapor space 34 is formed between the piston 32 and the closure member 48 in the piston bore 33.
  • a channel 50 is formed, which extends to the sleeve 47.
  • the low pressure level 25 with the pressure p 2 is in this case realized in the channel 50.
  • the relief device 37 has a throttle 51, which opens radially into the piston bore 33.
  • the throttle 51 is configured in the sleeve 47 in this embodiment. In this case, the throttle 51 connects the vapor space 34 with the channel 50.
  • the throttle effect of the throttle 51 is set so strong that at a
  • FIG. 3 shows an excerpts, schematic sectional view of the high-pressure pump 1 shown in Fig. 1 according to a third embodiment. In this
  • the closure member 48 has a through hole 52.
  • the through hole 52 may be formed at least in sections with a sufficiently small diameter to form the throttle 51. In this way, the throttle 51 can be integrated into the closure element 48.
  • On one side 53 of the through hole 52 may be formed at least in sections with a sufficiently small diameter to form the throttle 51. In this way, the throttle 51 can be integrated into the closure element 48.
  • Closure element 48 which faces away from the vapor space 34, a return in the return line 27 is suitably designed. Thus, on the side 53 of the closure element 48, the low pressure level 25 can be ensured with the pressure p 2 .
  • 4 shows a partial, schematic sectional view of the high-pressure pump 1 shown in FIG. 1 in accordance with a fourth exemplary embodiment. In this
  • the damping device 30 has a part 54 which is designed as a screw or plug-in part 54 and screwed into the housing part 45
  • the part 54 has a tubular portion 55 in which the piston bore 33 is formed.
  • the tubular portion 55 of the part 54 is sealed with respect to the housing part 55 with a sealing ring 56.
  • closure element 48 is arranged in the piston bore 33 of the tubular portion 55. Furthermore, a further closure element 57 is provided, which is the
  • the low pressure level 25 is predetermined in a gap 58.
  • the gap 58 is suitably connected to the return line 27.
  • the check valve 38 is integrated into the closure element 48.
  • the check valve 38 allows a fuel flow from the vapor space 34 into the gap 58. By this fuel flow, the leakage, which passes into the vapor space 34 due to the leakage flow between the piston 32 and the piston bore 33, are guided to the return line 37.
  • FIG. 5 shows an excerpt, schematic sectional view of the high pressure pump 1 shown in FIG. 1 according to a fifth embodiment.
  • the piston bore 33 of the part 54 is closed by the closure member 48 from the environment. Further, the tubular portion 55 has at least one radial connection hole 59, 60, wherein in this
  • Embodiment a plurality of radial connection holes 59, 60 are provided.
  • the housing part 45 of the channel 50 is configured.
  • the channel 50 can be configured for example by a housing bore 50 in the housing part 45.
  • the check valve 38 is arranged in the channel 50.
  • the vapor space 34 is connected to the low pressure level 25 via the radial communication bores 59, 60 and the check valve 38.
  • Fig. 6 shows a diagram for explaining the operation of the high-pressure pump 1 according to a possible embodiment of the invention.
  • the time t is plotted on the abscissa, while the pressure p is plotted on the ordinate.
  • the pressure p results here from the pressure p in the low-pressure chamber 4 plus the pressure fluctuations caused by pressure pulsations.
  • the pressure pulsations are caused by the drive 5.
  • One possible pressure pulsation is illustrated by curve 61.
  • a pressure fluctuation occurs around the pressure p in the low-pressure space 4 considered as the mean pressure

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Abstract

Eine Hochdruckpumpe (1), die insbesondere für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen dient, umfasst einen als Triebwerksraum (4) ausgestalteten Niederdrucksraum (4) und einen Antrieb (5), der zumindest teilweise in dem Niederdruckraum (4) angeordnet ist. Durch den Antrieb (5) werden im Betrieb Druckpulsationen im Niederdruckraum (4) erzeugt. Hierbei ist eine Dämpfungsvorrichtung (30) vorgesehen, die einerseits mit dem Niederdruckraum (4) verbunden und andererseits an ein Niederdruckniveau (25) angeschlossen ist, das im Betrieb unter einem Druck (p1) im Niederdruckraum (4) liegt. Die Dämpfungsvorrichtung (30) weist einen in einer Kolbenbohrung (33) verschiebbaren Kolben (32) auf, der einerseits von dem Druck (p1) im Niederdruckraum (4) gegen eine Federkraft eines Federelements (36) beaufschlagt ist und der andererseits einen Dampfraum (34) in der Kolbenbohrung (33) begrenzt. Ferner weist die Dämpfungsvorrichtung (30) eine Entlastungseinrichtung (37) auf, die den Dampfraum (34) zumindest zeitweise mit dem Niederdruckniveau (25) verbindet.

Description

Beschreibung
Titel
Pumpe Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Hochdruckpumpe für
Brennstoffeinspritzanlagen oder Hydraulikanwendungen. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Dieselpumpen, Benzinpumpen und Hydraulikpumpen.
Aus der DE 10 2009 003 054 A1 ist eine Hochdruckpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen bekannt. Die bekannte Hochdruckpumpe weist eine Pumpenbaugruppe und eine Antriebswelle auf, wobei die Antriebswelle einen der Pumpenbaugruppe zugeordneten Nocken umfasst. Die
Pumpenbaugruppe umfasst eine Laufrolle, die an einer Lauffläche des Nockens abrollt. Die
Antriebswelle ist an Lagerstellen in Gehäuseteilen der Hochdruckpumpe gelagert. Im Betrieb der Hochdruckpumpe wird eine Hin- und Herbewegung eines Kolbens erzielt, so dass die Förderung von unter hohem Druck stehenden Brennstoff zu einem Common-Rail erfolgt. Hierbei rotiert im Betrieb der Hochdruckpumpe die Antriebswelle um eine Achse.
Die aus der DE 10 2009 003 054 A1 bekannte Hochdruckpumpe hat den Nachteil, dass im Betrieb durch die Volumenverdrängung des Kolbens im Triebwerksraum, in dem die Antriebswelle vorgesehen ist, durch die Fördercharakteristik oder zusätzlich durch
Triebwerksteilbewegungen Mengenwellen erzeugt werden, die in das weitere
Niederdrucksystem beziehungsweise einen weiteren Niederdruckbereich emittiert werden und dort zu erhöhten Druckbelastungen führen. Dies gilt insbesondere für
Hochdruckpumpen mit nur einer Pumpenbaugruppe beziehungsweise mit nur einem Hochdruckzylinder mit darin geführtem Pumpenkolben. In der Folge kann es zu
Geräuschen oder auch zu einer Reduzierung der Lebensdauer der Hochdruckpumpe kommen.
Offenbarung der Erfindung Die erfindungsgemäße Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein verbesserter Aufbau und eine verbesserte Funktionsweise ermöglicht sind. Speziell können im Betrieb Druckpulsationen, die im Niederdruckraum erzeugt werden, wirkungsvoll gedämpft werden, um nachteilige Auswirkungen zu verringern.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Pumpe möglich.
Die Pumpe kann insbesondere als Hochdruckpumpe ausgestaltet sein, die zum Fördern eines Fluids, insbesondere Brennstoffs, mit hohem Druck dient. Beispielsweise kann die Hochdruckpumpe in eine Brennstoffeinspritzanlage oder ein anderes hydraulisches System integriert sein. Hierbei kann ein Niederdruckkreislauf gebildet sein, der über den
Niederdruckraum der Pumpe läuft. Der Niederdruckraum kann hierbei als Triebwerksraum der Pumpe ausgebildet sein, wobei der Antrieb zumindest teilweise in dem als
Triebwerksraum ausgebildeten Niederdruckraum angeordnet ist. Somit kann über den Niederdruckkreislauf zugleich eine Schmierung des Antriebs erzielt werden.
Druckpulsationen, die von dem Antrieb in dem als Triebwerksraum ausgebildeten
Niederdruckraum der Pumpe erzeugt werden, werden dann vorzugsweise bereits innerhalb des Gehäuses der Pumpe durch die zumindest eine Dämpfungsvorrichtung gedämpft. Dadurch werden die Auswirkungen solcher Druckpulsationen auf andere Teile des
Niederdruckkreislaufs verringert. Sonstige Dämpfungseinrichtungen, die in dem
Niederdruckkreislauf vorgesehen sein können, können hierdurch in ihrer Ausgestaltung vereinfacht werden und gegebenenfalls auch entfallen. Somit vereinfacht sich auch die Ausgestaltung des Niederdruckkreislaufs und somit der Brennstoffeinspritzanlage oder dergleichen.
Das Fluid, insbesondere der Brennstoff, kann in vorteilhafter Weise über den
Niederdruckraum zumindest mittelbar zu einem Pumpenarbeitsraum einer
Pumpenbaugruppe geführt werden. Bei dem Niederdruckraum kann es sich hierbei insbesondere um den Triebwerksraum handeln. Möglich sind hierbei auch
Ausgestaltungen, bei denen die Pumpe mehrere Pumpenbaugruppen und entsprechend mehrere Pumpenarbeitsräume aufweist, zu denen das Fluid, insbesondere der Brennstoff, über den Niederdruckraum geführt wird. Vorteilhaft ist es, dass die Entlastungseinrichtung eine Drossel, die den Dampfraum zumindest mittelbar mit dem Niederdruckniveau verbindet, und/oder ein zum
Niederdruckniveau hin öffnendes Rückschlagventil, das einerseits zumindest mittelbar mit dem Dampfraum und andererseits zumindest mittelbar mit dem Niederdruckniveau verbunden ist, aufweist. Die Dämpfung der Druckpulsationen kann somit durch den Kolben realisiert werden, der gegen die Federkraft gelagert ist.
Bei einer möglichen Ausgestaltung ist der Dampfraum über die Drossel an das geringere Niederdruckniveau angeschlossen. Die Drossel wird hierbei in vorteilhafter Weise in Abhängigkeit von einer Pulsationsfrequenz und einer Pulsationsamplitude sowie dem Niederdruckniveau nach der Drossel so abgestimmt, dass beim Expandieren des
Dampfraums ein möglichst großes Dampfvolumen erzeugt wird, das beim
Wiedereintauchen des Kolbens bis zur vollständigen Kondensation des Dampfes als Dämpfungsvolumen zur Verfügung steht, ohne dass eine erneute Volumenverdrängung stattfindet.
Bei einer zweiten möglichen Ausgestaltung wird in vorteilhafter Weise der Dampfraum über das Rückschlagventil an ein zumindest beruhigtes und/oder geringeres Niederdruckniveau angeschlossen. In vorteilhafter Weise kann über das Rückschlagventil auch eine
Kolbenleckage abgeführt und ein Dampfvolumen erzwungen werden, das als
Dämpfungsvolumen zur Verfügung steht.
Diese Möglichkeiten der Dämpfung sind kostengünstig und wartungsfrei, da die
Funktionsfähigkeit durch das Fehlen von Permanentdichtstellen zwischen einerseits der Gas- und/oder Dampfphase und andererseits der Flüssigkeit über die gesamte
Lebensdauer sichergestellt werden kann.
Ferner besteht ein wesentlicher Vorteil gegenüber einem Gasdruckdämpfer oder dergleichen darin, dass ein Arbeitspunkt, insbesondere der erforderliche Mitteldruck, um den die Druckamplituden schwanken, über ein Federelement, das die Federkraft aufbringt, eingestellt werden kann. Hingegen muss bei einem Gasdruckdämpfer dies entweder durch Vorkomprimieren des Gases oder durch hohe Elastizitäten sichergestellt werden, da es nur begrenzt möglich ist, ohne einen Großteil der Dämpfungswirkung zu verlieren. Der
Arbeitspunkt ist damit leichter applizierbar.
Vorteilhaft ist es, dass die Drossel der Entlastungseinrichtung radial in die Kolbenbohrung mündet. Die Kolbenbohrung kann dabei über ein geeignetes Verschlusselement verschlossen sein. Bei dieser Ausgestaltung kann in besonders einfacher Weise ein geringes Niederdruckniveau vorgehalten werden, mit dem der Dampfraum über die Drossel verbunden ist. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung ist es von Vorteil, dass in der Kolbenbohrung ein Verschlusselement angeordnet ist, dass der Dampfraum zwischen dem Kolben und dem Verschlusselement in der Kolbenbohrung ausgebildet ist und dass die Drossel der
Entlastungseinrichtung in das Verschlusselement integriert ist. Auf diese Weise kann der für die Kolbenbohrung benötigte Zugang zugleich genutzt werden, um das Niederdruckniveau vorzuhalten.
Bei einer weiteren möglichen Ausgestaltung ist es vorteilhaft, dass die Kolbenbohrung in einem Gehäuse angeordnet ist, dass ein Niederdruckkanal in dem Gehäuse ausgebildet ist, der in den Dampfraum der Kolbenbohrung mündet, und dass das Rückschlagventil in dem Niederdruckkanal angeordnet ist. Hierdurch ist eine Integration des Rückschlagventils in das Gehäuse der Pumpe möglich. Somit kann eine kompakte Ausgestaltung realisiert werden. Vorteilhaft ist es allerdings auch, dass in der Kolbenbohrung ein Verschlusselement angeordnet ist, dass der Dampfraum zwischen dem Kolben und dem Verschlusselement in der Kolbenbohrung ausgebildet ist und dass das Rückschlagventil in das
Verschlusselement integriert ist. Somit können die wesentlichen Funktionen im Bereich der Kolbenbohrung realisiert werden. Der Platzbedarf innerhalb des Gehäuses, der für diese Realisierung benötigt wird, ist hierbei minimiert.
In vorteilhafter Weise ist in dem Dampfraum ein Federelement angeordnet, das den Kolben mit der Federkraft beaufschlagt. Der Dampfraum kann somit zugleich als Federraum dienen. Das Federelement kann hierbei von dem Kolben auf Druck beaufschlagt werden. Allerdings kann der Kolben auch auf geeignete Weise mit dem Federelement verbunden sein, um den Kolben sowohl auf Druck als auch auf Zug zu beaufschlagen.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Kolben so in der Kolbenbohrung geführt ist, dass zwischen dem Kolben und der Kolbenbohrung ein Leckagefluss aus dem Niederdruckraum in den Dampfraum ermöglicht ist. Hierdurch ist zum einen eine Schmierung der
Kolbenführung in der Kolbenbohrung realisiert. Zugleich wird hierdurch ein Nachfluss von Fluid, insbesondere Brennstoff, in den Dampfraum realisiert. Dadurch kann stets das benötigte Dampfvolumen erzeugt und zugleich ein vorteilhaftes Dämpfungsverhalten erzielt werden. Die Leckage wird dann über die Drossel beziehungsweise das Rückschlagventil zu dem Niederdruckniveau abgeführt. Somit ist ein wartungsfreier Betrieb möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Hochdruckpumpe einer Brennstoffeinspritzanlage in einer schematischen Darstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine auszugsweise, schematische Schnittdarstellung der in Fig. 1 dargestellten Hochdruckpumpe entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3 eine auszugsweise, schematische Schnittdarstellung der in Fig. 1 dargestellten Hochdruckpumpe entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4 eine auszugsweise, schematische Schnittdarstellung der in Fig. 1 dargestellten Hochdruckpumpe entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 5 eine auszugsweise, schematische Schnittdarstellung der in Fig. 1 dargestellten Hochdruckpumpe entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel und Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise einer Hochdruckpumpe entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung Fig. 1 zeigt eine Hochdruckpumpe 1 einer Brennstoffeinspritzanlage 2 mit einem
Niederdruckkreislauf 3 in einer schematischen Darstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Hochdruckpumpe 1 kann insbesondere für luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschinen oder gemischverdichtende, fremdgezündete
Brennkraftmaschinen dienen. Ferner kann die Hochdruckpumpe 1 auch als
Hydraulikpumpe für andere hydraulische Anwendungen ausgestaltet sein.
Die Hochdruckpumpe 1 weist einen Niederdruckraum 4 und einen Antrieb 5 auf. Hierbei werden im Betrieb durch den Antrieb 5 Druckpulsationen im Niederdruckraum 4 erzeugt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Niederdruckraum 4 durch einen Triebwerksraum gebildet, in dem eine Achse 6 mit einem Mehrfachnocken 7 zumindest teilweise angeordnet ist. Der Mehrfachnocken 7 der Achse 6 dient zum Antreiben eines Pumpenkolbens 8 einer Pumpenbaugruppe 9 der Hochdruckpumpe 1. Hierbei ist schematisch ein Teil eines Zylinderkopfs 10 dargestellt, in dem eine Zylinderbohrung 1 1 ausgestaltet ist. Der Pumpenkolben 8 ist in der Zylinderbohrung 11 geführt. Die Betätigung des Pumpenkolbens 8 durch den Mehrfachnocken 7 ist durch einen Doppelpfeil 12 veranschaulicht.
Ferner ist eine Zumesseinheit 13 vorgesehen, über die im Betrieb unter niedrigen Druck stehender Brennstoff in einen Pumpenarbeitsraum 14 geführt wird. Der Pumpenarbeitsraum 14 ist hierbei von dem Pumpenkolben 8 in der Zylinderbohrung 11 begrenzt. Über ein Auslassventil 15 wird im Betrieb der unter hohem Druck stehende Brennstoff beispielsweise zu einem Common-Rail geführt. Durch den Antrieb 5, insbesondere die Hin- und Herbewegung des Pumpenkolbens 8, werden in dem Niederdruckraum 4 Druckpulsationen erzeugt. Hierbei ist anzumerken, dass zur Vereinfachung der Darstellung der Triebwerksraum (Niederdruckraum) 4 separat von dem Antrieb 5, insbesondere der Achse 6, dargestellt ist, der zumindest teilweise in dem Triebwerksraum 4 angeordnet ist.
Der Niederdruckkreislauf 3 umfasst einen Tank 20 und eine Vorförderpumpe 21 , die beispielsweise als Elektrokraftstoffpumpe 21 ausgestaltet sein kann. Durch die
Vorförderpumpe 21 wird der Brennstoff aus dem Tank 20 über eine Filtereinrichtung 22 in den Niederdruckraum 4 gefördert. Die Filtereinrichtung 22 umfasst einen Filter und gegebenenfalls auch einen Wasserabscheider.
Aus dem Niederdruckraum 4 wird ein Teil des Brennstoffs über ein Gehäuselager 23 und ein Flanschlager 24 zu einem Niederdruckniveau 25 geführt. An dem Gehäuselager 23 und dem Flanschlager 24 ist die Achse 6 mit dem Mehrfachnocken 7 gelagert. Das
Gehäuselager 23 und das Flanschlager 24 sind hierbei durch Drosseln 23, 24
veranschaulicht, da diese als Drosseln wirken.
Im Niederdruckraum 4 herrscht beispielsweise ein Druck Das Niederdruckniveau 25 hat einen Druck p2, der kleiner als der Druck ist. Um einen gewissen, niedrigen Druck p2 auf dem Niederdruckniveau 25 zu halten, kann gegebenenfalls eine Einrichtung 26 vorgesehen sein. Hierdurch kann der Druck p2 beispielsweise etwas über den gegebenenfalls druckentlasteten Tank 20 gehalten werden. Die Einrichtung 26 kann beispielsweise eine Drossel oder eine andere geringe Druckbegrenzung aufweisen. Je nach Ausgestaltung des Niederdruckkreislaufes 3 kann die Einrichtung 26 auch entfallen. Speziell kann bereits durch die Länge einer Rücklaufleitung 27, die von dem Niederdruckniveau 25 zu dem Tank 20 führt, der gewünschte geringe Druck p2 im Niederdruckniveau 25 erzielt werden. Die Hochdruckpumpe 1 weist eine Dämpfungsvorrichtung 30 auf. Je nach Ausgestaltung der Hochdruckpumpe 1 können auch mehrere solcher Dämpfungseinrichtungen 30 vorgesehen sein. Die Dämpfungsvorrichtung 30 ist einerseits mittels einer Leitung 31 mit dem Niederdruckraum 4 verbunden und andererseits an das Niederdruckniveau 25 angeschlossen. Im Betrieb liegt das Niederdruckniveau 25 mit seinem Druck p2 unter dem Druck im Niederdruckraum 4. Somit besteht über die Dämpfungsvorrichtung 30 ein Druckgefälle von dem Niederdruckraum 4 zu dem Niederdruckniveau 25.
Beim Auftreten von Druckpulsationen kommt es zu Druckschwingungen im
Niederdruckraum 4, was eine Dämpfung durch die Dämpfungsvorrichtung 30 auslöst.
Hierfür weist die Dämpfungsvorrichtung 30 in diesem Ausführungsbeispiel einen Kolben 32 auf, der als Ausgleichskolben 32 dient. Der Kolben 32 ist in einer Kolbenbohrung 33 verschiebbar geführt. In diesem Ausführungsbeispiel teilt der Kolben 32 die Kolbenbohrung 33 in einen Dampfraum 34 und einen Raum 35. Der Dampfraum 34 dient hierbei zugleich als Federraum 34, in dem ein Federelement 36 angeordnet ist, das beispielsweise als Spiralfeder 36 ausgestaltet ist.
Von dem Raum 35 her wird der Kolben 32 von dem Druck p im Niederdruckraum 4 gegen die Federkraft des Federelements 36 beaufschlagt. Andererseits begrenzt der Kolben 32 den Dampfraum 34 in der Kolbenbohrung 33.
Die Dämpfungsvorrichtung 30 weist außerdem eine Entlastungseinrichtung 37 auf, die den Dampfraum 34 mit dem Niederdruckniveau 25 verbindet. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Entlastungseinrichtung 37 ein Rückschlagventil 38. Das Rückschlagventil 38 öffnet hierbei zu dem Niederdruckniveau 25 hin.
Der Brennstofffluss im Niederdruckkreislauf 3 ist durch Pfeile veranschaulicht. Hierbei ist zwischen dem Niederdruckraum 4 und dem Raum 35 der Dämpfungsvorrichtung 30 ein Brennstoffaustausch und somit ein Fluidstrom in beiden Richtungen 39, 40 möglich. Dieser Fluidaustausch tritt beim Auftreten von Druckpulsationen auf.
Wenn es aufgrund der Druckpulsationen zu einer Absenkung des Drucks p im
Niederdruckraum 4 kommt, dann fließt Brennstoff aus dem Raum 35 in den
Niederdruckraum 4. Hierdurch wird der Kolben 32 aufgrund der Federkraft des
Federelements 36 so verstellt, dass das Volumen des Dampfraums 34 zunimmt. Da das Rückschlagventil 38 einen Zufluss von Brennstoff in den Dampfraum 34 sperrt, entsteht entsprechend der Verstellung des Kolbens 32 in dem Dampfraum 34 ein gewisses
Dampfvolumen. Die Druckpulsation erzeugt entsprechend ihrem zeitlichen Verlauf dann einen Druckanstieg des Drucks im Niederdruckraum 4. Hierbei kommt es zu einer Rückstellung des Kolbens 32 entgegen der Federkraft des Federelements 36. Das vorher entstandene Dampfvolumen verschwindet somit entsprechend der Rückstellbewegung des Kolbens 32.
Der Kolben 32 ist so in der Kolbenbohrung 32 geführt, dass zwischen dem Kolben 32 und der Kolbenbohrung 33 ein Leckagefluss aus dem mit dem Niederdruckraum 4 verbundenen Raum 35 in den Dampfraum 34 ermöglicht ist. Die Leckage wird hierbei im Betrieb über das Rückschlagventil 38 zum Niederdruckniveau 25 abgeführt.
Fig. 2 zeigt eine auszugsweise, schematische Schnittdarstellung der in Fig. 1 dargestellten Hochdruckpumpe 1 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel. Hierbei ist ein Gehäuseteil 45 dargestellt, das Teil eines Gehäuses 46 der Hochdruckpumpe 1 ist, in dem der Niederdruckraum 4 ausgestaltet ist. Bei dem Gehäuseteil 45 kann es sich auch um den Zylinderkopf 10 handeln.
In diesem Ausführungsbeispiel ist in das Gehäuseteil 45 eine rohrförmige Hülse 47 eingesetzt, in der die Kolbenbohrung 33 ausgestaltet ist. Hierbei ist in die Hülse 47 ein Verschlusselement 48 eingesetzt, das die Kolbenbohrung 33 zu einer Außenseite 49 des Gehäuseteils 45 hin verschließt. Der Dampfraum 34 ist zwischen dem Kolben 32 und dem Verschlusselement 48 in der Kolbenbohrung 33 ausgebildet.
Ferner ist in dem Gehäuseteil 45 ein Kanal 50 ausgebildet, der sich zu der Hülse 47 erstreckt. Das Niederdruckniveau 25 mit dem Druck p2 ist hierbei in dem Kanal 50 realisiert.
In diesem Ausführungsbeispiel weist die Entlastungseinrichtung 37 eine Drossel 51 auf, die radial in die Kolbenbohrung 33 mündet. Die Drossel 51 ist in diesem Ausführungsbeispiel in der Hülse 47 ausgestaltet. Hierbei verbindet die Drossel 51 den Dampfraum 34 mit dem Kanal 50.
Die Drosselwirkung der Drossel 51 ist so stark vorgegeben, dass bei einer
Druckverringerung im Niederdruckraum 4, die durch eine Druckpulsation verursacht ist und eine Verstellung des Kolbens 32 mit der Federkraft des Federelements 36 ermöglicht, bis zu einer Rückstellung des Kolbens 32, die durch die von der Druckpulsation verursachte folgende Druckerhöhung im Niederdruckraum 4 erfolgt, zeitweise ein Dampfvolumen in den Dampfraum 34 erzeugt wird. Die Dämpfungsvorrichtung 30 kann insbesondere durch das Federelement 36 und die Drossel 51 abgestimmt werden. Hierbei kann die Drosselwirkung der Drossel 51 in
Abhängigkeit von einer Pulsationsfrequenz und einer Pulsationsamplitude sowie dem Niederdruckniveau 25 mit dem Druck p2 nach der Drossel 51 so abgestimmt werden, dass beim Expandieren des Federelements 36 ein möglichst großes Dampfvolumen in dem Dampfraum 34 erzeugt wird, das beim Wiedereintauchen des Kolbens 32 bis zur vollständigen Kondensation des Dampfes als Dämpfungsvolumen zur Verfügung steht, ohne dass eine erneute Volumenverdrängung stattfindet. Fig. 3 zeigt eine auszugsweise, schematische Schnittdarstellung der in Fig. 1 dargestellten Hochdruckpumpe 1 entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel. In diesem
Ausführungsbeispiel weist das Verschlusselement 48 eine Durchgangsbohrung 52 auf. Die Durchgangsbohrung 52 kann zumindest abschnittsweise mit einem ausreichend kleinen Durchmesser ausgebildet sein, um die Drossel 51 zu bilden. Auf diese Weise kann die Drossel 51 in das Verschlusselement 48 integriert werden. An einer Seite 53 des
Verschlusselements 48, die von dem Dampfraum 34 abgewandt ist, ist auf geeignete Weise ein Rücklauf in die Rücklaufleitung 27 ausgestaltet. Somit kann an der Seite 53 des Verschlusselements 48 das Niederdruckniveau 25 mit dem Druck p2 gewährleistet werden. Fig. 4 zeigt eine auszugsweise, schematische Schnittdarstellung der in Fig. 1 dargestellten Hochdruckpumpe 1 entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel. In diesem
Ausführungsbeispiel weist die Dämpfungsvorrichtung 30 ein Teil 54 auf, das als Schrauboder Steckteil 54 ausgestaltet ist und in das Gehäuseteil 45 eingeschraubt
beziehungsweise eingesteckt ist. Das Teil 54 weist einen rohrförmigen Abschnitt 55 auf, in dem die Kolbenbohrung 33 ausgebildet ist. Der rohrförmige Abschnitt 55 des Teils 54 ist gegenüber dem Gehäuseteil 55 mit einem Dichtring 56 abgedichtet.
In der Kolbenbohrung 33 des rohrförmigen Abschnitts 55 ist das Verschlusselement 48 angeordnet. Ferner ist ein weiteres Verschlusselement 57 vorgesehen, das die
Kolbenbohrung 33 gegenüber der Umgebung verschließt. Zwischen dem weiteren
Verschlusselement 57 und dem Verschlusselement 48 ist das Niederdruckniveau 25 in einem Zwischenraum 58 vorgegeben. Der Zwischenraum 58 ist auf geeignete Weise mit der Rücklaufleitung 27 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Rückschlagventil 38 in das Verschlusselement 48 integriert. Hierbei ermöglicht das Rückschlagventil 38 einen Brennstofffluss von dem Dampfraum 34 in den Zwischenraum 58. Durch diesen Brennstofffluss kann die Leckage, die aufgrund des Leckageflusses zwischen dem Kolben 32 und der Kolbenbohrung 33 in den Dampfraum 34 gelangt, zu der Rücklaufleitung 37 geführt werden.
Fig. 5 zeigt eine auszugsweise, schematische Schnittdarstellung der in Fig. 1 dargestellten Hochdruckpumpe 1 entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel. In diesem
Ausführungsbeispiel ist die Kolbenbohrung 33 des Teils 54 durch das Verschlusselement 48 gegenüber der Umgebung verschlossen. Ferner weist der rohrförmige Abschnitt 55 zumindest eine radiale Verbindungsbohrung 59, 60 auf, wobei in diesem
Ausführungsbeispiel mehrere radiale Verbindungsbohrungen 59, 60 vorgesehen sind.
Ferner ist in diesem Ausführungsbeispiel in dem Gehäuseteil 45 der Kanal 50 ausgestaltet. Der Kanal 50 kann beispielsweise durch eine Gehäusebohrung 50 in dem Gehäuseteil 45 ausgestaltet werden. In dem Kanal 50 ist das Rückschlagventil 38 angeordnet. Somit ist der Dampfraum 34 über die radialen Verbindungsbohrungen 59, 60 und das Rückschlagventil 38 an das Niederdruckniveau 25 angeschlossen.
Fig. 6 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der Hochdruckpumpe 1 entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung. Hierbei ist an der Abszisse die Zeit t angetragen, während an der Ordinate der Druck p angetragen ist. Der Druck p ergibt sich hierbei aus dem Druck p im Niederdruckraum 4 zuzüglich der Druckschwankungen, die durch Druckpulsationen verursacht sind. Die Druckpulsationen werden hierbei durch den Antrieb 5 hervorgerufen. Eine mögliche Druckpulsation ist durch die Kurve 61 veranschaulicht. Somit kommt es zu einer Druckschwankung um den als mittleren Druck betrachteten Druck p im Niederdruckraum 4. Die durch die Kurve 61 dargestellten
Druckschwankungen werden allerdings durch die Dämpfungsvorrichtung 30 wirkungsvoll bedämpft. Dadurch wirken sich solche Druckschwankungen nicht auf den übrigen
Niederdruckkreislauf 3 aus. Insbesondere wird die Funktionsfähigkeit der Zumesseinheit 13 gewährleistet. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims

Ansprüche
1. Pumpe (1), insbesondere Hochdruckpumpe (1) für Brennstoffeinspritzanlagen, mit einem Niederdruckraum (4) und einem Antrieb (5), durch den im Betrieb Druckpulsationen im Niederdruckraum (4) erzeugt werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine Dämpfungsvorrichtung (30) vorgesehen ist, die einerseits zumindest mittelbar mit dem Niederdruckraum (4) verbunden und andererseits an ein
Niederdruckniveau (25) angeschlossen ist, das im Betrieb unter einem Druck (p^ im Niederdruckraum (4) liegt, dass die Dämpfungsvorrichtung (30) einen in einer
Kolbenbohrung (33) verschiebbaren Kolben (32), der einerseits von dem Druck (p^ im Niederdruckraum (4) gegen eine Federkraft beaufschlagt ist und der andererseits einen Dampfraum (34) in der Kolbenbohrung (33) begrenzt, und eine Entlastungseinrichtung (37) aufweist, die den Dampfraum (34) zumindest teilweise mit dem Niederdruckniveau (25) verbindet.
2. Pumpe nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Entlastungseinrichtung (37) eine Drossel (51), die den Dampfraum (34) zumindest mittelbar mit dem Niederdruckniveau (25) verbindet, und/oder ein zum Niederdruckniveau (25) hin öffnendes Rückschlagventil (38), das einerseits zumindest mittelbar mit dem
Dampfraum (34) und andererseits zumindest mittelbar mit dem Niederdruckniveau (25) verbunden ist, aufweist.
3. Pumpe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Drossel (51) der Entlastungseinrichtung (37) radial in die Kolbenbohrung (33) mündet.
4. Pumpe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Kolbenbohrung (33) ein Verschlusselement (48) angeordnet ist, dass der Dampfraum (34) zwischen dem Kolben (32) und dem Verschlusselement (48) in der Kolbenbohrung (33) ausgebildet ist und dass die Drossel (51) der Entlastungseinrichtung (37) in das Verschlusselement (48) integriert ist.
5. Pumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Drosselwirkung der Drossel (51) so stark vorgegeben ist, dass bei einer Druckverringerung im Niederdruckraum (4), die durch eine Druckpulsation verursacht ist und eine Verstellung des Kolbens (32) mit der Federkraft ermöglicht, bis zu einer
Rückstellung des Kolbens (32), die durch die von der Druckpulsation verursachte folgende Druckerhöhung im Niederdruckraum (4) erfolgt, zeitweise ein Dampfvolumen in dem Dampfraum (34) erzeugbar ist.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kolbenbohrung (33) in einem Gehäuse (46) angeordnet ist, dass ein Kanal (50) in dem Gehäuse (46) ausgebildet ist, der in den Dampfraum (34) der Kolbenbohrung (33) mündet, und dass das Rückschlagventil (38) in dem Kanal (50) angeordnet ist.
7. Pumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Kolbenbohrung (33) ein Verschlusselement (48) angeordnet ist, dass der Dampfraum (34) zwischen dem Kolben (32) und dem Verschlusselement (48) in der Kolbenbohrung (33) ausgebildet ist und dass das Rückschlagventil (38) in das
Verschlusselement (48) integriert ist.
8. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Dampfraum (34) ein Federelement (36) angeordnet ist, das den Kolben (32) mit der Federkraft beaufschlagt.
9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Niederdruckraum (4) als Triebwerksraum (4) ausgebildet ist und dass der Antrieb (5) zumindest teilweise in dem als Triebwerksraum (4) ausgebildeten Niederdruckraum (4) angeordnet ist und/oder dass ein Fluid über den Niederdruckraum (4) zumindest mittelbar zu einem Pumpenarbeitsraum (14) führbar ist.
10. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass der Kolben (32) so in der Kolbenbohrung (33) geführt ist, dass zwischen dem Kolben (32) und der Kolbenbohrung (33) ein Leckagefluss aus dem Niederdruckraum (4) in den Dampfraum (34) ermöglicht ist.
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