WO1999028620A1 - Quick-start of a high pressure pump by means of a pressure intensifier piston - Google Patents

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WO1999028620A1
WO1999028620A1 PCT/EP1998/007582 EP9807582W WO9928620A1 WO 1999028620 A1 WO1999028620 A1 WO 1999028620A1 EP 9807582 W EP9807582 W EP 9807582W WO 9928620 A1 WO9928620 A1 WO 9928620A1
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WO
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pressure
pump
area
booster piston
piston
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Application number
PCT/EP1998/007582
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German (de)
French (fr)
Inventor
Franz Pawellek
Original Assignee
Mannesmann Rexroth Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/38Pumps characterised by adaptations to special uses or conditions
    • F02M59/42Pumps characterised by adaptations to special uses or conditions for starting of engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00Control, 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
    • F04B49/02Stopping, starting, unloading or idling control
    • F04B49/022Stopping, starting, unloading or idling control by means of pressure

Definitions

  • the invention is based first of all on a fuel supply system for an internal combustion engine, which according to the preamble of claim 1 is a high-pressure pump that draws fuel from a low-pressure area and delivers it into a high-pressure area common to a plurality of cylinders of the internal-combustion engine, and has a pre-pump driven by an electric motor Feeds fuel under a pre-pressure into the low pressure range.
  • the invention also relates directly to the high-pressure pump, which, according to the preamble of claim 6, has a housing which preferably accommodates a plurality of delivery units which deliver fuel from the low-pressure region under a pre-pressure to the common high-pressure region.
  • the high-pressure pump there is a radial piston pump with three delivery pistons which are arranged essentially radially and at equal angular intervals with respect to the axis of a drive shaft and are kept in contact with an eccentric which sits on the drive shaft and is located in a crank chamber of the housing.
  • fuel flows from the low-pressure area into the working area.
  • the fuel is displaced by the delivery pistons into the common high-pressure area. From this, the fuel is injected directly into the cylinders of the internal combustion engine with precise timing and quantity control.
  • a common rail direct injection This type of fuel supply has recently been implemented in a type of car equipped with a diesel engine
  • the aim is to use common rail direct injection in gasoline engines, too, and it is hoped that this will result in considerable fuel savings.
  • One obstacle to the success of this technology is that the high pollutant emissions in the exhaust gas have not yet been controlled. In particular, the starting process does not yet meet the requirements in this regard.
  • a high-pressure pump mechanically driven via the camshaft is used for a gasoline engine with common rail direct injection
  • a few revolutions of the drive shaft of the high-pressure pump are generally required during the starting of the internal combustion engine until a sufficient injection pressure is built up in the high-pressure range.
  • injection must be carried out into the suction stroke of the cylinders of the internal combustion engine with an excessively low pressure, at the beginning even with the pre-pressure that is built up by the delivery of the pre-pump in the low-pressure range when the ignition switch is actuated.
  • a good mixture composition cannot be achieved at these low pressures, so that relatively many unburned hydrocarbons get into the exhaust gas.
  • the aim of the invention is to develop a fuel supply system with the features from the preamble of claim 1 in such a way that even when a high-pressure pump with a stroke volume matched to the fuel consumption during normal operation of the internal combustion engine is used, the internal combustion engine starts quickly a high pressure is reached in the high pressure range.
  • the pressure should already be high within a period of a few tenths of a second, which is when the ignition key is actuated between the switching on of the ignition and the start of the rotation of the starter motor.
  • a fuel supply system which, in addition to the features from the preamble of claim 1 according to the characterizing part of this claim, has a pressure booster with a pressure booster piston, which has a large effective area, adjacent to which a first pressure chamber is fluidly connected to the low pressure region is connected, and has a small effective area, which is adjoined by a second pressure chamber which is fluidly connected to the high pressure region.
  • the fuel located in the high pressure area is compressed to a high pressure. If the area ratio is, for example, 12.5, a pressure of 50 bar can be generated with a preliminary pressure of 4 bar on the high pressure side. In any case, it is possible to generate a pressure on the high-pressure side that meets the requirements for fuel injection.
  • Advantageous refinements of a fuel supply system according to the invention can be found in subclaims 2 to 6.
  • the high pressure area is not completely filled with fuel at the start of a starting process.
  • an additional fluid path is provided between the low pressure area and the high pressure area, in which a check valve is arranged, which opens from the low pressure area to the high pressure area and blocks the other way round.
  • the high-pressure pump contains suction and pressure valves
  • the high-pressure area can also be filled by the preliminary pump via these valves.
  • the fluid path through these valves may be long and has many deflections.
  • the suction and pressure valves can be biased relatively high in the closing direction.
  • a latching in the starting position ensures that the pressure booster piston assumes the starting position at the beginning of the starting process and only moves between the low-pressure side and the high-pressure side at a certain pressure difference. After a short distance, the locking force disappears, so that a high pressure ratio is achieved.
  • Claims 7 to 12 are directed to a high-pressure pump which is intended for use in a fuel supply system according to one of Claims 1 to 6 and has a housing in which not only the delivery units which deliver fuel from the low-pressure region to the common high-pressure region, but also the pressure booster piston is housed. Little additional installation space is then required for the pressure booster piston.
  • the high-pressure pump is a radial piston pump with a plurality of delivery pistons arranged essentially radially and at equal angular distances from one another
  • the pressure booster piston is advantageously likewise arranged approximately in the radial direction and is accommodated between two delivery pistons in the housing.
  • the fluidic connection between the first pressure chamber on the pressure booster piston and the low-pressure region can be established in a simple manner by an opening in the housing if the crank chamber of the housing, which receives the eccentric that drives the delivery pistons, is in the low-pressure region.
  • Figure 2 shows a cross section through the high-pressure pump designed as a radial piston pump in the area of the radial piston and the integrated pressure intensifier and
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through the high-pressure pump according to line III-III from FIG. 2.
  • the fuel supply system according to FIG. 1 has a preliminary pump 11 which is driven by an electric motor 10 and which, together with the electric motor, forms a structural unit which is located within a fuel tank 12 of a motor vehicle.
  • the unit also includes a pressure relief valve 13, the input of which is connected to the pressure outlet of the preliminary pump 11 and by means of which a pressure of, for example, 4 bar can be set at the pressure outlet.
  • a pre-delivery line 14 is led out of the tank 12 and with the interposition of a fuel filter 15 to a high-pressure pump 16.
  • this is a radial piston pump with a housing 17 in which three delivery units 18 are accommodated.
  • the pre-delivery line 14 opens into a cavity 19 of the housing 17, which is indicated by a line in FIG. 1 and from which fuel can get into the working space of a delivery unit via a suction valve 20 constructed in the manner of a check valve.
  • the entire line section between the outlet of the pre-pump 11 and the suction valves 20 can be referred to as the low-pressure range, in which, apart from the low throttle losses in the lines and in the fuel filter 15, the pre-pressure set at the pressure relief valve 13 prevails.
  • Every working space of the high pressure pump is over a pressure valve designed as a check valve blocking it with it is connected to a channel running in the housing 17. All channels run together within the housing 17 and are guided in a single channel to a pressure outlet 22 of the high-pressure pump.
  • a high-pressure line 23 which is common to all cylinders of the internal combustion engine to be supplied with fuel, is connected to the pressure outlet 22.
  • the entire line tract between the pressure valves 21 and the cylinders of the internal combustion engine can be referred to as a high pressure area.
  • a pressure intensifier 30 with a pressure intensifier piston 31 is installed, which is composed of a primary-side part piston 32 of large diameter and a secondary-side part piston 33 of small diameter.
  • a pressure chamber 35 adjoins the active surface 34 of the primary-side partial piston 32 facing away from the partial piston 33 and is fluidly connected to the cavity 19 of the housing 17, that is to say to the low-pressure region of the fuel supply system.
  • a pressure chamber 37 adjoins the active surface 36, which is substantially smaller than the active surface 34, of the secondary piston 33, which is fluidly connected to the high-pressure region of the fuel supply system.
  • a detent groove 25 runs around the partial piston 33 on the side of a high-pressure seal 24 facing away from the high pressure, into which a detent ball 26 which is under spring load can snap.
  • the pressure booster piston 31 is thereby secured in an initial position.
  • a bore 38 leads through the pressure booster piston 31 centrally and axially, in which a check valve 39 is arranged at the mouth into the pressure chamber 37 and blocks in the direction from the second pressure chamber 37 to the first pressure chamber 35.
  • the closing member 40 of the check valve 39 is in the closing direction loaded by a weakly preloaded compression spring 41.
  • the preload is in a range which allows the check valve to be opened when the pressure difference between the first pressure chamber 35 and the second pressure chamber 37 is in the range below 0.1 bar.
  • the high-pressure pump is driven by the internal combustion engine via the camshaft 42 schematically indicated in FIG.
  • a pressure relief valve 45 is connected to the high pressure area, which is electromagnetically adjustable and with the aid of which the optimum high pressure in the high pressure area is set.
  • a line 46 leads from the pressure relief valve back to the fuel tank 12. The annular space on one side of the partial piston 32 of the pressure booster 30 is also connected to this line.
  • fuel delivered by the preliminary pump 11 can reach the high-pressure region via the suction valves 20 and the pressure valves 21, as long as the pressure there is lower than the preliminary pressure by a pressure difference, which is equivalent to the sum of the preloading forces of a suction valve 20 and a pressure valve 21 .
  • each valve 20 and 21 is 0.1 bar, for example, fuel can flow from the low pressure area into the high pressure area as long as the pressure in the high pressure area is below 3.8 bar.
  • the filling then does not have to take place with the aid of the pressure booster piston 31, so that its path can be limited. Without the locking ball, however, the friction between the pressure booster piston and its guide would then have to be so great that the pressure booster piston does not move during the filling process via the suction and pressure valves 20 and 21 due to the pressure difference between the low pressure area and the high pressure area. On the other hand, the friction on the pressure intensifier should be as small as possible so that the force generated by the preliminary pressure on the large active surface 34 is used to the greatest possible extent for the pressure translation.
  • the pressure difference between the low-pressure area and the high-pressure area is substantially smaller than when filling only via the suction and pressure valves 20 and 21, so that a low cogging force between the pressure booster piston 31 and the locking ball is sufficient to to hold the pressure booster piston in its initial position shown in FIG. 1 during the filling process.
  • the pressure there rises above 1 bar and the difference in opposing pressure forces quickly becomes so great at the pressure intensifier 31 that, viewed in FIG. 1, it moves to the right and puts the fuel under high pressure in the high-pressure area.
  • the pressure in the high-pressure region rises above the maximum pressure that can be achieved with the pressure intensifier, so that the pressure intensifier moves back into the position shown in FIG. 1 and remains there.
  • the check valve 40 prevents fuel from flowing back from the high pressure area into the low pressure area via the additional fluid path 38.
  • a common pre-pump delivers 120 1 / h at a pre-pressure of 4 bar.
  • the time difference between the switching on of the electric motor 10 and the starter is 300 ms.
  • a maximum stroke of the pressure booster piston of 10 mm is possible in 300 ms.
  • the stroke to provide the necessary injection quantity of 200 mm 3 is 2.5 mm.
  • the stroke difference between 10 mm and 2.5 mm is available to increase the pressure of the fuel in the high pressure area and for other losses.
  • Pushing the pressure booster piston back into its starting position takes about 30 pump revolutions in common high-pressure pumps and means a temporary restriction of the pressure dynamics in the high-pressure range. However, this is hardly noticeable when starting. As soon as the pressure booster piston has reached its starting position again, the pressure control between start pressure, e.g. 50 bar, and maximum pressure, e.g. 120 bar, possible.
  • start pressure e.g. 50 bar
  • maximum pressure e.g. 120 bar
  • the radial piston pump 16 shown in FIGS. 2 and 3 has a one-piece pump housing 17 in which an axial bore 54 is formed for receiving a drive shaft 55. This is provided for coupling to the camshaft of an internal combustion engine.
  • the drive shaft is assigned three conveyor units 18, which are distributed evenly over the circumference and are installed in a respective cylinder receiving space 57 of the pump housing 17.
  • the drive shaft 55 is in the axial bore 54 of the pump housing by means of a roller bearing 58 17 stored.
  • the drive shaft 55 has a radially projecting radial collar 59 which separates a bearing section 60 of the drive shaft 55 from an eccentric 61 which is produced in one piece with the drive shaft.
  • the eccentric 61 is offset by the eccentricity e from the shaft axis of rotation 62.
  • the eccentric 61 On the outer circumference, the eccentric 61 carries a slide bush 63 on which an eccentric ring 64 is mounted.
  • the axial length of the eccentric ring 64 is somewhat larger than that of the sliding bush
  • the right end face of the eccentric ring 64 in FIG. 3 is supported on a radial shoulder 66 of the axial bore 54 via a perforated disk 65.
  • the perforated disk 65 is fixed in the radial direction via an annular groove 67 which is formed in the radial shoulder 66 and into which the perforated disk 65 is partially immersed.
  • eccentric ring 64 On the other end face of the eccentric ring 64 there is a shaft sealing device with a slide ring 68 and with a support ring 69, via which the eccentric or crank chamber 70 delimited by the eccentric ring 64 and the adjacent circumference of the axial bore 54 is sealed off from the roller bearing 58.
  • the eccentric ring 64 is also acted upon by the adjacent end face of the radial collar 59 of the drive shaft 55 in the axial direction, so that it is pressed in the direction of the perforated disk 65.
  • the eccentric ring 64 is provided with three flats 77 distributed uniformly over its circumference. see, on each of which a slide shoe 78 of a conveyor unit 18 is supported.
  • the eccentric ring 64 performs a wobble movement which, in addition to a lifting movement, leads to a lateral displacement of each flat 77 with respect to the axis of each conveyor unit 18.
  • Each conveyor unit 18 has a cylinder 79 with a cylinder bore 80 into which the sliding block 78 is inserted.
  • the sliding shoe 78 dips into the cylinder bore 80 with a hub-shaped projection.
  • Recesses 81 in the surface of a slide shoe 78 abutting a flat 77 provide a connection from the crank chamber 70 to an axial through-bore 82 of the slide shoe, at the mouth of which is directed into the interior of the respective cylinder, a plate valve is arranged as a suction valve 20 of the respective delivery unit 18. When the suction valve is open, fuel can flow into the cylinder bore 80 from the crank chamber 70, which is to be connected to the pre-delivery line 14 via a connecting nib 83.
  • the cylinder 79 is biased by a compression spring 84 in the direction of a flat 77, the compression spring 84 being supported on the one hand on a radial shoulder of the cylinder 79 and on the other hand on a screw part 85 which closes a receiving bore 57 of the housing 17 for a delivery unit 18 is screwed into the housing 17.
  • the end section of a circular-cylindrical piston 87 is pressed into a central blind bore of the screw part 85, the freely projecting section of which plunges into the cylinder bore 80 and which, together with the cylinder 79 and the sliding block 78, limits a variable working space of a delivery unit 18.
  • the piston 87 has an axially extending piston bore 88, in which a pressure valve 21 is installed.
  • a radial bore 89 is formed in the wall of the piston 87, which opens into an annular groove running around the outside of the piston 87, towards which an oblique bore 90 of the screw part 70 is also open.
  • the oblique bore in turn opens into an annular channel 91 between the screw part 70 and a shoulder of a cylinder receiving bore 57.
  • a bore 92 extends obliquely through the housing 17 and opens into an annular channel 93, between the wall of a central bore 94 located in the extension of the axial bore 54 in the housing 17 and one into the bore 94 screwed plug 95 is formed.
  • a further material projection is formed on the housing 17, in which there is an outwardly open, circular-cylindrical recess 101, the diameter of which corresponds to the diameter of the primary partial piston 32 of the pressure booster piston 31 is matched.
  • the recess 101 is closed to the outside by a cover 102 which is screwed onto the housing 17 and which has a central blind bore 103 coaxial with the recess 101, the diameter of which is matched to the diameter of the secondary part piston 33 of the pressure booster piston 31.
  • the pressure booster piston 31 is located in the recess 101 and in the blind bore 103.
  • the free space between the partial piston 32 and the bottom of the recess 101 forms the first pressure chamber 35, which is connected via a bore 104 to the crank chamber 70, that is to say to the low-pressure region of the pump is.
  • the space between the partial piston 33 and the bottom of the blind bore 103 is to be regarded as a second pressure space 37. This is connected via a radial bore 105 to the pressure connection 22 formed in the cover 102, that is to say to the high-pressure region of the pump.
  • the annular space between the cover 102 and the primary piston 32 is to be connected to the return line 46 (see FIG. 1) via a bore 106 running axially in the cover 102.
  • the latching of the pressure booster piston is not shown in FIGS. 2 and 3. However, a transfer from FIG. 1 is easily possible, the housing and / or cover and the partial piston 33 being to be extended in the axial direction of the pressure booster piston compared to the embodiment according to FIGS. 2 and 3.

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Abstract

The invention relates to a fuel supply system for an internal combustion engine. The system comprises a high pressure pump which takes in fuel from a low pressure area and supplies it to one of a number of cylinders of the internal combustion engine having a high pressure area. The system also comprises a presupply pump which is driven by an electric motor. The pump feeds fuel under a presupply pressure to the low pressure area. The aim of the invention is to generate a high pressure in the high pressure area as quickly as possible during the starting operation of the internal combustion engine. According to the invention, this is achieved by means of a pressure intensifier with a pressure intensifier piston which has a large active surface and a small active surface. A first pressure chamber which is fluid connected to the low pressure area borders said large active surface, and a second pressure chamber which is fluid connected to the high pressure area borders said small active surface. As a result, a high pressure can be generated in the high pressure area via the pressure intensifier when the presupply pump is already running, however, the high pressure pump however remains idling.

Description

Beschreibungdescription
SCHNELLSTART EINER HOCHDRUCKPUMPE MITTELS DRUCKÜBERSETZUNGSKOLBENQUICK START OF A HIGH PRESSURE PUMP BY PRESSURE TRANSLATION PISTON
Die Erfindung geht zunächst aus von einem Kraftstoffversor- gungssytem für eine Brennkraftmaschine, das gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine Hochdruckpumpe, die Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich ansaugt und in einen mehreren Zylindern der Brennkraftmaschine gemeinsamen Hochdruckbereich abgibt und eine durch einen Elektromotor angetriebene Vorforderpumpe aufweist, die Kraftstoff unter einem Vorforderdruck in den Niederdruckbereich einspeist. Die Erfindung betrifft auch die Hochdruckpumpe direkt , wobei diese gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 ein Gehäuse besitzt, das vorzugsweise mehrere Fördereinheiten aufnimmt, die Kraftstoff von dem unter einem Vorforderdruck stehenden Niederdruckbereich in den gemeinsamen Hochdruckbereich fördern.The invention is based first of all on a fuel supply system for an internal combustion engine, which according to the preamble of claim 1 is a high-pressure pump that draws fuel from a low-pressure area and delivers it into a high-pressure area common to a plurality of cylinders of the internal-combustion engine, and has a pre-pump driven by an electric motor Feeds fuel under a pre-pressure into the low pressure range. The invention also relates directly to the high-pressure pump, which, according to the preamble of claim 6, has a housing which preferably accommodates a plurality of delivery units which deliver fuel from the low-pressure region under a pre-pressure to the common high-pressure region.
Sowohl ein Kra tstoffversorgungssystem als auch eine Hochdruckpumpe der bezeichneten Art ist durch die DE 42 16 877 C2 bekannt. Die Hochdruckpumpe ist dort eine Radialkolbenpumpe mit drei im wesentlichen radial und in gleichen Winkelabständen bezüglich der Achse einer Antriebswelle angeordneten Förderkolben, die in Kontakt mit einem Excenter gehalten werden, der auf der Antriebswelle sitzt und sich in einem Kurbelraum des Gehäuses befindet. Im Saughub, währenddessen sich der Arbeitsraum an einem Förderkolben vergrößert, strömt Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich in den Arbeitsraum hinein. Im Arbeitshub wird der Kraftstoff von den Förderkolben in den gemeinsamen Hochdruckbereich verdrängt. Aus diesem wird der Kraftstoff zeitlich und mengenmäßig genau gesteuert direkt in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt. Man spricht von einer Common- Rail-Direkteinspritzung . Diese Art der Kraftstoffversorgung ist seit jüngster Zeit bei einem mit einem Dieselmotor ausgestatteten Pkw-Typ verwirklicht,Both a fuel supply system and a high-pressure pump of the type described are known from DE 42 16 877 C2. The high-pressure pump there is a radial piston pump with three delivery pistons which are arranged essentially radially and at equal angular intervals with respect to the axis of a drive shaft and are kept in contact with an eccentric which sits on the drive shaft and is located in a crank chamber of the housing. In the suction stroke, during which the working area increases on a delivery piston, fuel flows from the low-pressure area into the working area. In the working stroke, the fuel is displaced by the delivery pistons into the common high-pressure area. From this, the fuel is injected directly into the cylinders of the internal combustion engine with precise timing and quantity control. One speaks of a common rail direct injection. This type of fuel supply has recently been implemented in a type of car equipped with a diesel engine,
Man strebt an, die Common-Rail-Direkteinspritzung auch bei Benzinmotoren einzusetzen und verspricht sich davon eine beträchtliche Einsparung von Kraftstoff. Ein Hindernis für den Erfolg dieser Technik liegt darin, daß man bisher die hohen Schadstoffemmissionen im Abgas noch nicht unter Kontrolle hat. Insbesondere der Startvorgang genügt in dieser Hinsicht noch nicht den gestellten Anforderungen.The aim is to use common rail direct injection in gasoline engines, too, and it is hoped that this will result in considerable fuel savings. One obstacle to the success of this technology is that the high pollutant emissions in the exhaust gas have not yet been controlled. In particular, the starting process does not yet meet the requirements in this regard.
Verwendet man für einen Benzinmotor mit Common-Rail- Direkteinspritzung eine mechanisch über die Nockenwelle angetriebene Hochdruckpumpe, so werden während des Startens der Brennkraftmaschine bis zum Aufbau eines ausreichenden Einspritzdruckes im Hochdruckbereich in der Regel einige Umdrehungen der Antriebswelle der Hochdruckpumpe benötigt. Bis der ausreichende Einspritzdruck erreicht ist, muß mit einem zu niedrigen Druck, zu Beginn sogar mit dem Vorforderdruck, der durch die mit der Betätigung des Zündanlaßschalters einsetzenden Förderung der Vorforderpumpe im Niederdruckbereich aufgebaut wird, in den Saughub der Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt werden. Mit diesen niedrigen Drücken läßt sich jedoch keine gute Gemischzusammensetzung erreichen, so daß relativ viele unverbrannte Kohlenwasserstoffe in das Abgas gelangen.If a high-pressure pump mechanically driven via the camshaft is used for a gasoline engine with common rail direct injection, a few revolutions of the drive shaft of the high-pressure pump are generally required during the starting of the internal combustion engine until a sufficient injection pressure is built up in the high-pressure range. Until the sufficient injection pressure is reached, injection must be carried out into the suction stroke of the cylinders of the internal combustion engine with an excessively low pressure, at the beginning even with the pre-pressure that is built up by the delivery of the pre-pump in the low-pressure range when the ignition switch is actuated. However, a good mixture composition cannot be achieved at these low pressures, so that relatively many unburned hydrocarbons get into the exhaust gas.
Um den Druck im Hochdruckbereich schneller ansteigen zu lassen, gibt es die Überlegung, eine Hochdruckpumpe zu verwenden, die ein größeres Hubvolumen hat, die also pro Umdrehung der Antriebswelle viel Kraftstoff fördert.In order to increase the pressure in the high-pressure area more quickly, there is the consideration of using a high-pressure pump that has a larger stroke volume, which means that it pumps a lot of fuel per revolution of the drive shaft.
Hierdurch wird aber zum einen die Leistungsaufnahme der Pumpe und durch die abgedrosselte Überschußmenge zum andern der Wärmeeintrag in den Kraftstoff vergrößert. Ziel der Erfindung ist es, ein Kraftstoffversorgungssystem mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzu- entwickeln, daß auch dann, wenn eine Hochdruckpumpe mit einem auf den Kraftstoffverbrauch während des normalen Laufs der Brennkraftmaschine abgestimmten Hubvolumen verwendet wird, beim Startvorgang der Brennkraftmaschine schnell ein hoher Druck im Hochdruckbereich erreicht wird. Insbesondere soll der Druck innerhalb einer Zeitspanne von einigen Zehntelsekunden, die bei einer Betätigung des Zündschlüssels zwischen dem Einschalten der Zündung und dem Beginn der Drehung des Startermotors liegen, schon hoch sein.This, on the one hand, increases the power consumption of the pump and, on the other hand, increases the heat input into the fuel due to the reduced excess amount. The aim of the invention is to develop a fuel supply system with the features from the preamble of claim 1 in such a way that even when a high-pressure pump with a stroke volume matched to the fuel consumption during normal operation of the internal combustion engine is used, the internal combustion engine starts quickly a high pressure is reached in the high pressure range. In particular, the pressure should already be high within a period of a few tenths of a second, which is when the ignition key is actuated between the switching on of the ignition and the start of the rotation of the starter motor.
Dieses Ziel wird durch ein Kraftstof versorgungssystem erreicht, das zusätzlich zu den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gemäß dem kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs einen Druckübersetzer mit einem Druckübersetzerkolben aufweist, der eine große Wirkfläche, an die ein erster Druckraum angrenzt, der fluidisch mit dem Niederdruckbereich verbunden ist, und eine kleine Wirkfläche besitzt, an die ein zweiter Druckraum angrenzt, der fluidisch mit dem Hochdruckbereich verbunden ist. Beim Startvorgang wird der Elektromotor der Vorforderpumpe sofort beim Einschalten der Zündung an Spannung gelegt und fängt an sich zu drehen. Im Niederdruckbereich baut sich schnell der Vorforderdruck auf, von dem der Druckübersetzerkolben an der großen Wirkfläche beaufschlagt wird. Entsprechend dem Flächenverhältnis zwischen der großen Wirkfläche und der kleinen Wirkfläche wird der sich im Hochdruckbereich befindliche Kraftstoff auf einen hohen Druck komprimiert. Ist das Flächenverhältnis z.B. 12,5, so kann mit einem Vorforderdruck von 4 bar hochdruckseitig ein Druck von 50 bar erzeugt werden. Es ist in jedem Fall möglich, hochdruckseitig einen Druck zu erzeugen, der den Anforderungen an eine Kraftstoffeinspritzung genügt . Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Kraft- stoffversorgungssystems kann man den Unteransprüchen 2 bis 6 entnehmen .This goal is achieved by a fuel supply system which, in addition to the features from the preamble of claim 1 according to the characterizing part of this claim, has a pressure booster with a pressure booster piston, which has a large effective area, adjacent to which a first pressure chamber is fluidly connected to the low pressure region is connected, and has a small effective area, which is adjoined by a second pressure chamber which is fluidly connected to the high pressure region. During the starting process, the electric motor of the pre-pump is immediately energized when the ignition is switched on and starts to turn. In the low-pressure range, the pre-pressure builds up quickly, from which the pressure booster piston acts on the large effective area. In accordance with the area ratio between the large effective area and the small effective area, the fuel located in the high pressure area is compressed to a high pressure. If the area ratio is, for example, 12.5, a pressure of 50 bar can be generated with a preliminary pressure of 4 bar on the high pressure side. In any case, it is possible to generate a pressure on the high-pressure side that meets the requirements for fuel injection. Advantageous refinements of a fuel supply system according to the invention can be found in subclaims 2 to 6.
Um den Leitungsaufwand geringzuhalten und wenig zusätzlichen Bauraum für den Druckübersetzer zu benötigen, ist dieser vorzugsweise gemäß Anspruch 3 in die Hochdruckpumpe integriert.In order to keep the line expenditure low and to require little additional installation space for the pressure intensifier, this is preferably integrated in the high pressure pump according to claim 3.
Es ist denkbar, daß zu Beginn eines Startvorgangs der Hochdruckbereich nicht völlig mit Kraftstoff gefüllt ist. Um nun unabhängig von einer Bewegung des Druckübersetzerkolbens eine schnelle Befüllung zu ermöglichen, ist gemäß Anspruch 4 ein zusätzlicher Fluidpfad zwischen dem Niederdruckbereich und dem Hochdruckbereich vorgesehen, in dem ein Rückschlagventil angeordnet ist, das vom Niederdruckbereich zum Hochdruckbereich öffnet und umgekehrt sperrt. Grundsätzlich kann, wenn die Hochdruckpumpe Saug- und Druckventile enthält, der Hochdruckbereich auch über diese Ventile von der Vorforderpumpe gefüllt werden. Allerdings ist der Fluidpfad über diese Ventile unter Umständen lang und weist viele U lenkungen auf . Desweiteren können die Saug- und Druckventile relativ hoch in Schließrichtung vorgespannt sein. Insgesamt könnte sich zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich ein Druckgefälle ergeben, das den Druckübersetzerkolben schon wandern läßt, noch bevor der Hochdruckbereich ganz gefüllt ist. Das Schließglied des Rückschlagventils in dem zusätzlichen Fluidpfad ist in Schließrichtung nur ganz schwach oder überhaupt nicht vorgespannt, so daß der Druckunterschied zwischen dem Niederdruckbereich und dem Hochdruckbereich während des Befüllens von letzterem nur sehr gering ist. Die Reibung an den Dichtungen für den Druckübersetzerkolben reicht deshalb aus , um bis zum Ende der Befüllung des Hochdruckbereichs den Druckübersetzerkolben in seiner Ausgangsstellung zu belassen. Wiederum um Bauraum einzusparen, verläuft gemäß Anspruch 5 der zusätzliche Fluidpfad vorteilhafterweise durch den Druckübersetzerkolben, an dem auch das Rückschlagventil sitzt. Durch eine Verrastung in der Ausgangsstellung ist besonders gut sichergestellt, daß der Druckübersetzerkolben zu Beginn des Startvorgangs die Ausgangsstellung einnimmt und sich erst bei einer Druckdifferenz bestimmter Höhe zwischen der Niederdruckseite und der Hochdruckseite bewegt . Nach kurzem Weg fällt die Rastkraft weg, so daß eine hohe Druckübersetzung erreicht wird.It is conceivable that the high pressure area is not completely filled with fuel at the start of a starting process. In order to enable rapid filling regardless of a movement of the pressure booster piston, an additional fluid path is provided between the low pressure area and the high pressure area, in which a check valve is arranged, which opens from the low pressure area to the high pressure area and blocks the other way round. In principle, if the high-pressure pump contains suction and pressure valves, the high-pressure area can also be filled by the preliminary pump via these valves. However, the fluid path through these valves may be long and has many deflections. Furthermore, the suction and pressure valves can be biased relatively high in the closing direction. Overall, there could be a pressure drop between the high-pressure area and the low-pressure area, which allows the pressure booster piston to move even before the high-pressure area is completely filled. The closing element of the check valve in the additional fluid path is only very slightly or not at all biased in the closing direction, so that the pressure difference between the low-pressure area and the high-pressure area is only very small during the filling of the latter. The friction on the seals for the pressure booster piston is therefore sufficient to keep the pressure booster piston in its initial position until the filling of the high pressure area. Again in order to save installation space, the additional fluid path advantageously runs through the pressure booster piston on which the check valve is also located. A latching in the starting position ensures that the pressure booster piston assumes the starting position at the beginning of the starting process and only moves between the low-pressure side and the high-pressure side at a certain pressure difference. After a short distance, the locking force disappears, so that a high pressure ratio is achieved.
Die Ansprüche 7 bis 12 sind auf eine Hochdruckpumpe gerichtet, die zur Verwendung in einem Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6 vorgesehen ist und ein Gehäuse aufweist, in dem nicht nur die Fördereinheiten, die Kraftstoff vom Niederdruckbereich in den gemeinsamen Hochdruckbereich fördern, sondern auch der Druckübersetzerkolben untergebracht ist. Für den Druckübersetzerkolben wird dann nur wenig zusätzlicher Bauraum benötigt .Claims 7 to 12 are directed to a high-pressure pump which is intended for use in a fuel supply system according to one of Claims 1 to 6 and has a housing in which not only the delivery units which deliver fuel from the low-pressure region to the common high-pressure region, but also the pressure booster piston is housed. Little additional installation space is then required for the pressure booster piston.
Ist die Hochdruckpumpe eine Radialkolbenpumpe mit mehreren im wesentlichen radial und in gleichen Winkelabständen zueinander angeordneten Förderkolben, so wird der Druckübersetzerkolben vorteilhafterweise ebenfalls annähernd in radialer Richtung angeordnet und zwischen zwei Förderkolben im Gehäuse untergebracht.If the high-pressure pump is a radial piston pump with a plurality of delivery pistons arranged essentially radially and at equal angular distances from one another, the pressure booster piston is advantageously likewise arranged approximately in the radial direction and is accommodated between two delivery pistons in the housing.
Die fluidische Verbindung zwischen dem ersten Druckraum am Druckübersetzerkolben und dem Niederdruckbereich läßt sich, wenn der Kurbelraum des Gehäuses , der den die Förderkolben antreibenden Exzenter aufnimmt, im Niederdruckbereich liegt, auf einfache Weise durch einen Durchbruch im Gehäuse herstellen.The fluidic connection between the first pressure chamber on the pressure booster piston and the low-pressure region can be established in a simple manner by an opening in the housing if the crank chamber of the housing, which receives the eccentric that drives the delivery pistons, is in the low-pressure region.
Auch die Maßnahmen aus den Ansprüchen 10, 11 und 12 sind im Hinblick auf eine einfache und gedrängte Bauweise vorteilhaft.The measures from claims 10, 11 and 12 are also advantageous with regard to a simple and compact design.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems sowie ein Ausführungsbeispiel einer in einem solchen Kraftstoffversorgungssystem verwendeten Hochdruckpumpe mit integriertem Druckübersetzer sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert .An embodiment of a fuel supply system according to the invention and an embodiment of a high pressure pump used in such a fuel supply system with integrated pressure intensifier are shown in the drawings. The invention will now be explained in more detail with reference to these drawings.
Es zeigenShow it
Figur 1 das Kraftstoffversorgungssystem in schaltungstechnischer Hinsicht,1 shows the fuel supply system in terms of circuitry,
Figur 2 einen Querschnitt durch die als Radialkolbenpumpe ausgebildete Hochdruckpumpe im Bereich der Radialkolben und des integrierten Druckübersetzers undFigure 2 shows a cross section through the high-pressure pump designed as a radial piston pump in the area of the radial piston and the integrated pressure intensifier and
Figur 3 einen Längsschnitt durch die Hochdruckpumpe gemäß Linie III-III aus Figur 2.FIG. 3 shows a longitudinal section through the high-pressure pump according to line III-III from FIG. 2.
Das Kraftstoffversorgungssystem gemäß Figur 1 besitzt eine durch einen Elektromotor 10 angetriebene Vorforderpumpe 11, die zusammen mit dem Elektromotor eine Baueinheit bildet, die sich innerhalb eines Kraftstofftanks 12 eines Kraftfahrzeugs befindet. Zu der Baueinheit gehört auch ein Druckbegrenzungsventil 13, dessen Eingang mit dem Druckausgang der Vorforderpumpe 11 verbunden ist und durch das am Druckausgang ein Druck von z.B. 4 bar einstellbar ist. Vom Druckausgang der Vorforderpumpe 11 ist eine Vorförderleitung 14 aus dem Tank 12 heraus und unter Zwischenschaltung eines Kra tstoffilters 15 zu einer Hochdruckpumpe 16 geführt. Diese ist, wie näher aus den Figuren 2 und 3 hervorgeht, eine Radialkolbenpumpe mit einem Gehäuse 17, in dem drei Fördereinheiten 18 untergebracht sind. Die Vorförderleitung 14 mündet in einen Hohlraum 19 des Gehäuses 17, der in Figur 1 durch eine Linie angedeutet ist und aus dem jeweils über ein nach Art eines Rückschlagventils aufgebautes S ugventil 20 Kraftstoff in den Arbeitsraum einer Fördereinheit gelangen kann. Der ganze Leitungstrakt zwischen dem Ausgang der Vorforderpumpe 11 und den Saugventilen 20 kann als Niederdruckbereich bezeichnet werden, in den, sieht man einmal von den geringen Drosselverlusten in den Leitungen sowie im Kraftstoffilter 15 ab, der am Druckbegrenzungsventil 13 eingestellte Vorforderdruck herrscht. Jeder Arbeitsraum der Hochdruckpumpe ist über ein als zu ihm ihn sperrendes Rückschlagventil ausgebildetes Druckventil mit einem im Gehäuse 17 verlaufenden Kanal verbunden. Alle Kanäle laufen innerhalb des Gehäuses 17 zusammen und sind in einem einzigen Kanal zu einem Druckausgang 22 der Hochdruckpumpe geführt. Dies wird noch näher bei Betrachtung der Figuren 2 und 3 erläutert. An den Druckausgang 22 ist eine allen Zylindern der mit Kraftstoff zu versorgenden Brennkraftmaschine gemeinsame Hochdruckleitung 23 angeschlossen. Der gesamte Leitungstrakt zwischen den Druckventilen 21 und den Zylindern der Brennkraftmaschine kann als Hochdruckbereich bezeichnet werden .The fuel supply system according to FIG. 1 has a preliminary pump 11 which is driven by an electric motor 10 and which, together with the electric motor, forms a structural unit which is located within a fuel tank 12 of a motor vehicle. The unit also includes a pressure relief valve 13, the input of which is connected to the pressure outlet of the preliminary pump 11 and by means of which a pressure of, for example, 4 bar can be set at the pressure outlet. From the pressure output of the pre-pump 11, a pre-delivery line 14 is led out of the tank 12 and with the interposition of a fuel filter 15 to a high-pressure pump 16. As can be seen in more detail from FIGS. 2 and 3, this is a radial piston pump with a housing 17 in which three delivery units 18 are accommodated. The pre-delivery line 14 opens into a cavity 19 of the housing 17, which is indicated by a line in FIG. 1 and from which fuel can get into the working space of a delivery unit via a suction valve 20 constructed in the manner of a check valve. The entire line section between the outlet of the pre-pump 11 and the suction valves 20 can be referred to as the low-pressure range, in which, apart from the low throttle losses in the lines and in the fuel filter 15, the pre-pressure set at the pressure relief valve 13 prevails. Every working space of the high pressure pump is over a pressure valve designed as a check valve blocking it with it is connected to a channel running in the housing 17. All channels run together within the housing 17 and are guided in a single channel to a pressure outlet 22 of the high-pressure pump. This will be explained in more detail when looking at FIGS. 2 and 3. A high-pressure line 23, which is common to all cylinders of the internal combustion engine to be supplied with fuel, is connected to the pressure outlet 22. The entire line tract between the pressure valves 21 and the cylinders of the internal combustion engine can be referred to as a high pressure area.
In die Hochdruckpumpe 16 ist ein Druckübersetzer 30 mit einem Druckübersetzerkolben 31 eingebaut, der sich aus einem primär- seitigen Teilkolben 32 großen Durchmessers und einem sekundär- seitigen Teilkolben 33 kleinen Durchmessers zusammensetzt. An der den Teilkolben 33 abgewandten Wirkfläche 34 des primärsei- tigen Teilkolbens 32 grenzt ein Druckraum 35 an, der mit dem Hohlraum 19 des Gehäuses 17, also mit dem Niederdruckbereich des KraftstoffVersorgungssystems fluidisch verbunden ist. An die gegenüber der Wirkfläche 34 wesentlich kleinere Wirkfläche 36 des sekundärseitigen Teilkolbens 33 grenzt ein Druckraum 37 an, der mit dem Hochdruckbereich des KraftstoffVersorgungssystems fluidisch verbunden ist.In the high-pressure pump 16, a pressure intensifier 30 with a pressure intensifier piston 31 is installed, which is composed of a primary-side part piston 32 of large diameter and a secondary-side part piston 33 of small diameter. A pressure chamber 35 adjoins the active surface 34 of the primary-side partial piston 32 facing away from the partial piston 33 and is fluidly connected to the cavity 19 of the housing 17, that is to say to the low-pressure region of the fuel supply system. A pressure chamber 37 adjoins the active surface 36, which is substantially smaller than the active surface 34, of the secondary piston 33, which is fluidly connected to the high-pressure region of the fuel supply system.
Um den Teilkolben 33 läuft auf der hochdruckabgewandten Seite einer Hochdruckdichtung 24 eine Rastnut 25 herum, in die eine unter Federbelastung stehende Rastkugel 26 einschnappen kann. Dadurch ist der Druckübersetzerkolben 31 in einer Ausgangsstellung gesichert.A detent groove 25 runs around the partial piston 33 on the side of a high-pressure seal 24 facing away from the high pressure, into which a detent ball 26 which is under spring load can snap. The pressure booster piston 31 is thereby secured in an initial position.
Durch den Druckübersetzerkolben 31 führt zentral und axial eine Bohrung 38 hindurch, in der an der Mündung in den Druckraum 37 ein Rückschlagventil 39 angeordnet ist, das in Richtung vom zweiten Druckraum 37 zum ersten Druckraum 35 hin sperrt. Das Schließglied 40 des Rückschlagventils 39 ist in Schließrichtung von einer schwach vorgespannten Druckfeder 41 belastet. Die Vorspannung liegt in einem Bereich, der das Rückschlagventil bei einem Druckunterschied zwischen dem ersten Druckraum 35 und dem zweiten Druckraum 37 im Bereich unterhalb von 0,1 bar sich öffnen läßt.A bore 38 leads through the pressure booster piston 31 centrally and axially, in which a check valve 39 is arranged at the mouth into the pressure chamber 37 and blocks in the direction from the second pressure chamber 37 to the first pressure chamber 35. The closing member 40 of the check valve 39 is in the closing direction loaded by a weakly preloaded compression spring 41. The preload is in a range which allows the check valve to be opened when the pressure difference between the first pressure chamber 35 and the second pressure chamber 37 is in the range below 0.1 bar.
Die Hochdruckpumpe wird über die in Figur 1 schematisch angedeutete Nockenwelle 42 von der Brennkraftmaschine angetrieben.The high-pressure pump is driven by the internal combustion engine via the camshaft 42 schematically indicated in FIG.
An den Hochdruckbereich ist ein Druckbegrenzungsventil 45 angeschlossen, das elektromagnetisch verstellbar ist und mit dessen Hilfe der jeweils optimale Hochdruck im Hochdruckbereich eingestellt wird. Vom Druckbegrenzungsventil führt eine Leitung 46 zurück zum Kraftstofftank 12. An diese Leitung ist auch der Ringraum auf der einen Seite des Teilkolbens 32 des Druckübersetzers 30 angeschlossen.A pressure relief valve 45 is connected to the high pressure area, which is electromagnetically adjustable and with the aid of which the optimum high pressure in the high pressure area is set. A line 46 leads from the pressure relief valve back to the fuel tank 12. The annular space on one side of the partial piston 32 of the pressure booster 30 is also connected to this line.
Es sei nun angenommen, daß ein mit dem KraftstoffVersorgungssystem gemäß Figur 1 ausgestattetes Kraftfahrzeug bei nicht laufender Brennkraftmaschine stillsteht und alle Kraftstoffleitun- gen unter Atmosphärendruck mit Kraftstoff gefüllt sind. Beim Startvorgang wird der Zündschalter betätigt und gelangt zunächst in eine Schaltstellung „Zündung ein", in der der Elektromotor 10 schon an Spannung gelegt ist, während der Anlasser noch vom Bordnetz getrennt ist. Der Elektromotor 10 treibt die Vorforderpumpe 11 an, woraufhin dieser Kraftstoff in den Niederdruckbereich fördert, so daß sich dort ein Druck von 4 bar aufbaut. Schon bei einem kleinen Druckunterschied zwischen den Druckräumen 35 und 37 wird die Rastkraft der Rastkugel 26 überwunden und es beginnt der Druckübersetzerkolben 31 sich zu bewegen, so daß sich im Hochdruckbereich ein im Verhältnis der Fläche 34 zur Fläche 36 am Druckübersetzerkolben gegenüber dem Vorforderdruck höherer Druck aufbaut. Dies geschieht innerhalb sehr kurzer Zeit, noch bevor der Zündanlaßschalter in eine Stellung gelangt, in der auch der Anlasser an Spannung liegt und beginnt die Brennkraftmaschine und mit ihr die Nockenwelle und die Fördereinheiten der Hochdruckpumpe 16 anzutreiben. Kraftstoff kann also von Beginn an unter Hochdruck in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt werden.It is now assumed that a motor vehicle equipped with the fuel supply system according to FIG. 1 is stationary when the internal combustion engine is not running and that all fuel lines are filled with fuel under atmospheric pressure. During the starting process, the ignition switch is actuated and first reaches a switch position "ignition on", in which the electric motor 10 is already energized while the starter is still disconnected from the vehicle electrical system. The electric motor 10 drives the pre-pump 11, whereupon this fuel flows into promotes the low pressure area, so that a pressure of 4 bar builds up there. Even with a small pressure difference between the pressure spaces 35 and 37, the locking force of the locking ball 26 is overcome and the pressure booster piston 31 begins to move, so that in the high pressure area an Pressure builds up ratio of surface 34 to surface 36 on the pressure booster piston in a very short time before the ignition starter switch reaches a position in which the starter is also energized and the internal combustion engine begins and with it the camshaft and to drive the delivery units of the high pressure pump 16. Fuel can therefore be injected into the cylinders of the internal combustion engine under high pressure right from the start.
Beim Startvorgang kann von der Vorforderpumpe 11 geförderter Kraftstoff über die Saugventile 20 und die Druckventile 21 in den Hochdruckbereich gelangen, solange dort der Druck um eine Druckdifferenz, die der Summe der Vorspannkräfte eines Saugventils 20 und eines Druckventils 21 äquivalent ist, kleiner ist als der Vorforderdruck. Ist jedes Ventil 20 und 21 z.B. 0,1 bar, so kann vom Niederdruckbereich in den Hochdruckbereich Kraftstoff fließen, solange der Druck im Hochdruckbereich unterhalb von 3,8 bar liegt. Grundsätzlich ist es also denkbar, den Hochdruckbereich, dann wenn er zu Beginn eines Startvorgangs der Brennkraftmaschine nicht vollständig gefüllt ist, über die Saugventile 20 und Druckventile 21 zu füllen, bevor sich der Druckübersetzerkolben 31 bewegt. Das Füllen muß dann nicht mit Hilfe des Druckübersetzerkolben 31 erfolgen, so daß dessen Weg begrenzt sein kann. Ohne die Rastkugel müßte dann allerdings die Reibung zwischen dem Druckübersetzerkolben und seiner Führung so groß sein, daß sich der Druckübersetzerkolben während des Füllvorgangs über die Saug- und Druckventile 20 und 21 nicht aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Niederdruckbereich und dem Hochdruckbereich in Bewegung setzt. Andererseits soll die Reibung am Druckübersetzer möglichst klein sein, damit die vom Vorforderdruck an der großen Wirkfläche 34 erzeugte Kraft in möglichst hohem Maße für die Druckübersetzung ausgenutzt wird. Eine solche Ausnutzung in hohem Maße ermöglicht die Verrastung des Druckübersetzerkolbens in seiner Ausgangsstellung und der zusätzliche über den Druckübersetzerkolben vom Niederdruckbereich in den Hochdruckbereich führende Fluidpfad 38 mit dem darin angeordneten Rückschlagventil 40, dessen Schließfeder 41 wesentlich schwächer, z.B. auf 0,05 bar vorgespannt ist als die jeweilige Schließfeder der Saug- und Druckventile 20 und 21. Aufgrund der schwächeren Vorspannung der Druckfeder 41 und weil im zusätzlichen Fluidpfad nur ein Rückschlagventil angeordnet ist, ist beim anfänglichen Füllvorgang des Hochdruckbereichs die Druckdifferenz zwischen dem Niederdruckbereich und dem Hochdruckbereich wesentlich kleiner als bei einer Füllung nur über die Saug- und Druckventile 20 und 21, so daß eine geringe Rastkraft zwischen dem Druckübersetzerkolben 31 und der Rastkugel genügt, um den Druckübersetzerkolben während des Füllvorgangs in seiner in Figur 1 gezeigten Ausgangsstellung zu halten. Nach dem Füllen des Hochdruckbereichs steigt dort der Druck über 1 bar an und der Unterschied einander entgegengerichteter Druckkräfte wird am Druckübersetzer 31 schnell so groß, daß er sich, nach Figur 1 betrachtet, nach rechts bewegt und den Kraftstoff im Hochdruckbereich unter Hochdruck setzt.During the starting process, fuel delivered by the preliminary pump 11 can reach the high-pressure region via the suction valves 20 and the pressure valves 21, as long as the pressure there is lower than the preliminary pressure by a pressure difference, which is equivalent to the sum of the preloading forces of a suction valve 20 and a pressure valve 21 . If each valve 20 and 21 is 0.1 bar, for example, fuel can flow from the low pressure area into the high pressure area as long as the pressure in the high pressure area is below 3.8 bar. Basically, it is conceivable to fill the high-pressure area via the suction valves 20 and pressure valves 21 before the pressure booster piston 31 moves, if it is not completely filled at the start of a starting process of the internal combustion engine. The filling then does not have to take place with the aid of the pressure booster piston 31, so that its path can be limited. Without the locking ball, however, the friction between the pressure booster piston and its guide would then have to be so great that the pressure booster piston does not move during the filling process via the suction and pressure valves 20 and 21 due to the pressure difference between the low pressure area and the high pressure area. On the other hand, the friction on the pressure intensifier should be as small as possible so that the force generated by the preliminary pressure on the large active surface 34 is used to the greatest possible extent for the pressure translation. Such utilization to a large extent enables the pressure booster piston to be locked in its initial position and the additional fluid path 38 leading via the pressure booster piston from the low pressure area to the high pressure area with the check valve 40 arranged therein, the closing spring 41 of which is much weaker than, for example, biased to 0.05 bar than the respective closing spring of the suction and pressure valves 20 and 21. Because of the weaker preload of the pressure spring 41 and because only one in the additional fluid path Check valve is arranged, during the initial filling process of the high-pressure area, the pressure difference between the low-pressure area and the high-pressure area is substantially smaller than when filling only via the suction and pressure valves 20 and 21, so that a low cogging force between the pressure booster piston 31 and the locking ball is sufficient to to hold the pressure booster piston in its initial position shown in FIG. 1 during the filling process. After filling the high-pressure area, the pressure there rises above 1 bar and the difference in opposing pressure forces quickly becomes so great at the pressure intensifier 31 that, viewed in FIG. 1, it moves to the right and puts the fuel under high pressure in the high-pressure area.
Wenn dann die Hochdruckpumpe arbeitet , steigt der Druck im Hochdruckbereich über den maximal mit dem Druckübersetzer erreichbaren Druck an, so daß der Druckübersetzer in die in Figur 1 gezeigte Position zurückfährt und dort verbleibt. Das Rückschlagventil 40 verhindert, daß über den zusätzlichen Fluidpfad 38 Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich in den Niederdruckbereich zurückfließt.When the high-pressure pump then works, the pressure in the high-pressure region rises above the maximum pressure that can be achieved with the pressure intensifier, so that the pressure intensifier moves back into the position shown in FIG. 1 and remains there. The check valve 40 prevents fuel from flowing back from the high pressure area into the low pressure area via the additional fluid path 38.
Beim Ausschalten der Brennkraftmaschine ist darauf geachtet, daß eine Entlastung des Hochdruckbereichs über das Druckbegrenzungsventil 45 erst erfolgt, wenn der Elektromotor 10 und damit die Vorforderpumpe 11 stillstehen und sich der Vorforderdruck auf Tankdruck abgebaut hat . Der Druckübersetzerkolben verbleibt dann sicher in seiner in Figur 1 gezeigten Ausgangsstellung und kann beim nächsten Startvorgang wieder wirksam werden.When the internal combustion engine is switched off, care is taken to ensure that the high-pressure region is not relieved via the pressure-limiting valve 45 until the electric motor 10 and thus the preliminary pump 11 have come to a standstill and the preliminary pressure has decreased to tank pressure. The pressure booster piston then remains securely in its initial position shown in FIG. 1 and can be effective again the next time the engine is started.
Für ein Zahlenbeispiel sei angenommen, daß eine gängige Vorforderpumpe bei einem Vorforderdruck von 4 bar 120 1/h fördert. Die Zeitdifferenz zwischen dem Einschalten des Elektromotors 10 und des Anlassers sei 300 ms. In dieser Zeit fördert die Vorforderpumpe 11 10 cm3. Sind pro Einspritzung in den Zylinder einer Brennkraftmaschine 10 mm3 nötig, so werden für die ersten 20 Injektionen 200 mm3 Kraftstoff verbraucht. Unterstellt man einen erforderlichen Mindestdruck zum Einspritzen von 50 bar, so ergibt sich unter Vernachlässigung von Reibung am Druckübersetzerkolben ein Flächenverhältnis von 50 bar zu 4 bar = 12,5. Um dieses Flächenverhältnis zu erhalten, habe der sekundäre Teilkolben des Druckübersetzers einen Durchmesser von 10 mm und der primäre Teilkolben einen Durchmesser von 35 mm. Aufgrund der Förderung der Vorforderpumpe in Höhe von 120 1/h und der Größe der ersten Wirkfläche 34 ist somit in 300 ms ein maximaler Hub des Druckübersetzerkolbens von 10 mm möglich. Der Hub, um die notwendige Einspritzmenge von 200 mm3 zur Verfügung zu stellen, beträgt 2,5 mm. Die Hubdifferenz zwischen 10 mm und 2,5 mm steht zur Druckerhöhung des im Hochdruckbereich befindlichen Kraftstoffs und für sonstige Verluste zur Verfügung.For a numerical example it is assumed that a common pre-pump delivers 120 1 / h at a pre-pressure of 4 bar. The time difference between the switching on of the electric motor 10 and the starter is 300 ms. During this time, the pre-pump 11 delivers 10 cm 3 . If 10 mm 3 are required per injection into the cylinder of an internal combustion engine, then for the first 20 injections 200 mm 3 of fuel consumed. Assuming a required minimum pressure for injection of 50 bar, neglecting friction on the pressure booster piston results in an area ratio of 50 bar to 4 bar = 12.5. In order to maintain this area ratio, the secondary part of the pressure intensifier had a diameter of 10 mm and the primary part of the piston had a diameter of 35 mm. Due to the delivery of the preliminary pump in the amount of 120 1 / h and the size of the first effective surface 34, a maximum stroke of the pressure booster piston of 10 mm is possible in 300 ms. The stroke to provide the necessary injection quantity of 200 mm 3 is 2.5 mm. The stroke difference between 10 mm and 2.5 mm is available to increase the pressure of the fuel in the high pressure area and for other losses.
Das Zurückschieben des Druckübersetzerkolbens in seine Ausgangsstellung nimmt bei gängigen Hochdruckpumpen etwa 30 Pumpenumdrehungen in Anspruch und bedeutet eine vorübergehende Einschränkung der Druckdynamik im Hochdruckbereich. Dies ist jedoch beim Startvorgang kaum wahrnehmbar. Sobald der Druckübersetzerkolben seine Ausgangsstellung wieder erreicht hat, ist im Hochdruckbereich wieder die Druckregelung zwischen Startdruck, z.B. 50 bar, und maximalem Druck, z.B. 120 bar, möglich.Pushing the pressure booster piston back into its starting position takes about 30 pump revolutions in common high-pressure pumps and means a temporary restriction of the pressure dynamics in the high-pressure range. However, this is hardly noticeable when starting. As soon as the pressure booster piston has reached its starting position again, the pressure control between start pressure, e.g. 50 bar, and maximum pressure, e.g. 120 bar, possible.
Die in den Figuren 2 und 3 dargestellte Radialkolbenpumpe 16 besitzt ein einteiliges Pumpengehäuse 17, in dem eine Axialbohrung 54 zur Aufnahme einer Antriebswelle 55 ausgebildet ist. Diese ist zur Kopplung mit der Nockenwelle einer Brennkraftmaschine vorgesehen. Der Antriebswelle sind drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Fördereinheiten 18 zugeordnet, die in jeweils einem Zylinderaufnahmeraum 57 des Pumpengehäuses 17 eingebaut sind.The radial piston pump 16 shown in FIGS. 2 and 3 has a one-piece pump housing 17 in which an axial bore 54 is formed for receiving a drive shaft 55. This is provided for coupling to the camshaft of an internal combustion engine. The drive shaft is assigned three conveyor units 18, which are distributed evenly over the circumference and are installed in a respective cylinder receiving space 57 of the pump housing 17.
Wie aus Figur 3 ersichtlich, ist die Antriebswelle 55 mittels eines Wälzlagers 58 in der Axialbohrung 54 des Pumpengehäuses 17 gelagert. Die Antriebswelle 55 weist einen radial vorspringenden Radialbund 59 auf, der einen Lagerabschnitt 60 der Antriebswelle 55 von einem einstückig mit der Antriebswelle hergestellten Exzenter 61 trennt. Der Exzenter 61 ist um das Exzentrizitätsmaß e gegenüber der Wellendrehachse 62 versetzt. Auf dem Außenumfang trägt der Exzenter 61 eine Gleitbuchse 63, auf der ein Exzenterring 64 gelagert ist. Die Axiallänge des Exzenterrings 64 ist etwas größer als diejenige der GleitbuchseAs can be seen from FIG. 3, the drive shaft 55 is in the axial bore 54 of the pump housing by means of a roller bearing 58 17 stored. The drive shaft 55 has a radially projecting radial collar 59 which separates a bearing section 60 of the drive shaft 55 from an eccentric 61 which is produced in one piece with the drive shaft. The eccentric 61 is offset by the eccentricity e from the shaft axis of rotation 62. On the outer circumference, the eccentric 61 carries a slide bush 63 on which an eccentric ring 64 is mounted. The axial length of the eccentric ring 64 is somewhat larger than that of the sliding bush
63 gewählt, so daß diese in ihrer vollen Länge vom Exzenterring63 chosen so that the full length of the eccentric ring
64 überdeckt ist.64 is covered.
Die in Figur 3 rechte Stirnfläche des Exzenterrings 64 ist über eine Lochscheibe 65 an einer Radialschulter 66 der Axialbohrung 54 abgestützt. Die Festlegung der Lochscheibe 65 in radialer Richtung erfolgt über eine Ringnut 67, die in der Radialschulter 66 ausgebildet ist und in die die Lochscheibe 65 teilweise eintaucht .The right end face of the eccentric ring 64 in FIG. 3 is supported on a radial shoulder 66 of the axial bore 54 via a perforated disk 65. The perforated disk 65 is fixed in the radial direction via an annular groove 67 which is formed in the radial shoulder 66 and into which the perforated disk 65 is partially immersed.
An der anderen Stirnfläche des Exzenterrings 64 befindet sich eine Wellendichteinrichtung mit einem Gleitring 68 und mit einem Stützring 69, über die der vom Exzenterring 64 und vom benachbarten Umfang der Axialbohrung 54 begrenzte Exzenter- oder Kurbelraum 70 gegenüber dem Wälzlager 58 abgedichtet ist. Der Exzenterring 64 ist desweiteren durch die benachbarte Stirnfläche des Radialbundes 59 der Antriebswelle 55 in Axialrichtung beaufschlagt, so daß er in Richtung auf die Lochscheibe 65 gedrückt wird. Falls trotz der Wellendichteinrichtung mit dem Gleitring 68 und dem Stützring 69 Leckage vom Kurbelraum 70 zum Wälzlager 58 hin auftritt, so wird diese Leckage über eine in der Wandung der Axialbohrung 54 ausgebildete Umfangsnut 75 und einen damit verbundenen Leckageanschluß 76, der nur schematisch in Figur 1 dargestellt ist, in den Kraftstofftank 12 zurückgeleitet.On the other end face of the eccentric ring 64 there is a shaft sealing device with a slide ring 68 and with a support ring 69, via which the eccentric or crank chamber 70 delimited by the eccentric ring 64 and the adjacent circumference of the axial bore 54 is sealed off from the roller bearing 58. The eccentric ring 64 is also acted upon by the adjacent end face of the radial collar 59 of the drive shaft 55 in the axial direction, so that it is pressed in the direction of the perforated disk 65. If, despite the shaft sealing device with the slide ring 68 and the support ring 69, leakage occurs from the crank chamber 70 to the roller bearing 58, this leakage is made via a circumferential groove 75 formed in the wall of the axial bore 54 and a leakage connection 76 connected thereto, which is only shown schematically in FIG is shown, returned to the fuel tank 12.
Wie aus Figur 2 hervorgeht, ist der Exzenterring 64 mit drei über seinen Umfang gleichmäßig verteilten Abflachungen 77 ver- sehen, auf denen jeweils ein Gleitschuh 78 einer Fördereinheit 18 abgestützt ist. Der Exzenterring 64 führt eine Taumelbewegung durch, die neben einer Hubbewegung zu einer seitlichen Versetzung jeder Abflachung 77 bezüglich der Achse jeder Fördereinheit 18 führt. Jede Fördereinheit 18 besitzt einen Zylinder 79 mit einer Zylinderbohrung 80, in die der Gleitschuh 78 eingesetzt ist. Dabei taucht der Gleitschuh 78 mit einem naben- förmigen Vorsprung in die Zylinderbohrung 80 ein. Durch Vertiefungen 81 in der an einer Abflachung 77 anliegenden Fläche eines Gleitschuhs 78 besteht eine Verbindung vom Kurbelraum 70 zu einer axialen Durchgangsbohrung 82 des Gleitschuhs , an deren in das Innere des jeweiligen Zylinders gerichteten Mündung ein Plattenventil als Saugventil 20 der jeweiligen Fördereinheit 18 angeordnet ist. Bei offenem Saugventil kann Kraftstoff vom Kurbelraum 70, der über einen Anschlußnibbel 83 mit der Vorförder- leitung 14 zu verbinden ist, in die Zylinderbohrung 80 einströmen. Der Zylinder 79 ist über eine Druckfeder 84 in Richtung auf eine Abflachung 77 vorgespannt, wobei die Druckfeder 84 einerseits an einer Radialschulter des Zylinders 79 und andererseits an einem Schraubenteil 85 abgestützt ist, das eine Auf- nahmebohrung 57 des Gehäuses 17 für eine Fördereinheit 18 verschließend in das Gehäuse 17 eingeschraubt ist.As can be seen from FIG. 2, the eccentric ring 64 is provided with three flats 77 distributed uniformly over its circumference. see, on each of which a slide shoe 78 of a conveyor unit 18 is supported. The eccentric ring 64 performs a wobble movement which, in addition to a lifting movement, leads to a lateral displacement of each flat 77 with respect to the axis of each conveyor unit 18. Each conveyor unit 18 has a cylinder 79 with a cylinder bore 80 into which the sliding block 78 is inserted. The sliding shoe 78 dips into the cylinder bore 80 with a hub-shaped projection. Recesses 81 in the surface of a slide shoe 78 abutting a flat 77 provide a connection from the crank chamber 70 to an axial through-bore 82 of the slide shoe, at the mouth of which is directed into the interior of the respective cylinder, a plate valve is arranged as a suction valve 20 of the respective delivery unit 18. When the suction valve is open, fuel can flow into the cylinder bore 80 from the crank chamber 70, which is to be connected to the pre-delivery line 14 via a connecting nib 83. The cylinder 79 is biased by a compression spring 84 in the direction of a flat 77, the compression spring 84 being supported on the one hand on a radial shoulder of the cylinder 79 and on the other hand on a screw part 85 which closes a receiving bore 57 of the housing 17 for a delivery unit 18 is screwed into the housing 17.
In eine mittlere Sackbohrung des Schraubenteils 85 ist der Endabschnitt eines kreiszylindrisch ausgebildeten Kolbens 87 eingepreßt, dessen frei vorragender Abschnitt in die Zylinderbohrung 80 eintaucht und der gemeinsam mit dem Zylinder 79 und dem Gleitschuh 78 einen variablen Arbeitsraum einer Fördereinheit 18 begrenzt. Der Kolben 87 weist eine axial verlaufende Kolbenbohrung 88 auf, in die ein Druckventil 21 eingebaut ist. Ausgangsseitig des Druckventils 21 ist in der Wandung des Kolbens 87 eine Radialbohrung 89 ausgebildet, die in eine außen um den Kolben 87 umlaufende Ringnut mündet, zu der hin außerdem eine Schrägbohrung 90 des Schraubenteils 70 hin offen ist. Die Schrägbohrung ihrerseits mündet in einen Ringkanal 91 zwischen dem Schraubenteil 70 und einer Schulter einer Zylinder- aufnahmebohrung 57. Von dem Ringraum 91 geht eine schräg durch das Gehäuse 17 hindurchverlaufende Bohrung 92 aus, die in einen Ringkanal 93 mündet, der zwischen der Wand einer zentralen, sich in Verlängerung der Axiabohrung 54 im Gehäuse 17 befindlichen Bohrung 94 und einem in die Bohrung 94 eingeschraubten Verschlußstopfen 95 ausgebildet ist. Entsprechend den drei vorhandenen Fördereinheiten 18 gibt es drei Bohrungen 92 im Gehäuse 17, die alle drei in den Ringkanal 93 münden. Von diesem führt eine gemeinsame Sammelleitung 96 durch das Gehäuse 17 zum Druckanschluß 22. Alle Kanäle und Bohrungen stromab der Druckventile 21 liegen im Hochdruckbereich.The end section of a circular-cylindrical piston 87 is pressed into a central blind bore of the screw part 85, the freely projecting section of which plunges into the cylinder bore 80 and which, together with the cylinder 79 and the sliding block 78, limits a variable working space of a delivery unit 18. The piston 87 has an axially extending piston bore 88, in which a pressure valve 21 is installed. On the output side of the pressure valve 21, a radial bore 89 is formed in the wall of the piston 87, which opens into an annular groove running around the outside of the piston 87, towards which an oblique bore 90 of the screw part 70 is also open. The oblique bore in turn opens into an annular channel 91 between the screw part 70 and a shoulder of a cylinder receiving bore 57. From the annular space 91, a bore 92 extends obliquely through the housing 17 and opens into an annular channel 93, between the wall of a central bore 94 located in the extension of the axial bore 54 in the housing 17 and one into the bore 94 screwed plug 95 is formed. Corresponding to the three existing conveyor units 18, there are three bores 92 in the housing 17, all of which open into the annular channel 93. From this, a common manifold 96 leads through the housing 17 to the pressure connection 22. All channels and bores downstream of the pressure valves 21 are in the high pressure range.
Zwischen zwei der Fördereinheiten 18, die jeweils in etwa radial vorspringende Dome des Gehäuses 17 eingebaut sind, ist an das Gehäuse 17 ein weiterer Materialvorsprung angeformt, in dem sich eine nach außen offene, kreiszylindrische Ausnehmung 101 befindet, deren Durchmesser auf den Durchmesser des primären Teilkolbens 32 des Druckübersetzerkolbens 31 abgestimmt ist. Nach außen verschlossen ist die Ausnehmung 101 durch einen Dek- kel 102, der auf das Gehäuse 17 aufgeschraubt ist und der koaxial zur Ausnehmung 101 eine zentrale Sackbohrung 103 aufweist, deren Durchmesser auf den Durchmesser des senkundären Teilkolbens 33 des Druckübersetzerkolbens 31 abgestimmt ist. In der Ausnehmung 101 und in der Sackbohrung 103 befindet sich der Druckübersetzerkolben 31. Der Freiraum zwischen dem Teilkolben 32 und dem Boden der Ausnehmung 101 bildet den ersten Druckraum 35, der über eine Bohrung 104 mit dem Kurbelraum 70, also mit dem Niederdruckbereich der Pumpe verbunden ist. Der Raum zwischen dem Teilkolben 33 und dem Boden der Sackbohrung 103 ist als zweiter Druckraum 37 zu betrachten. Dieser steht über eine Radialbohrung 105 mit dem im Deckel 102 ausgebildeten Druckanschluß 22, also mit dem Hochdruckbereich der Pumpe in Verbindung. Der Ringraum zwischen dem Deckel 102 und dem Primärkolben 32 ist über eine axial im Deckel 102 verlaufende Bohrung 106 mit der Rücklaufleitung 46 (siehe Figur 1) zu verbinden. Mehrere Dichtungssätze sorgen für eine Abdichtung zwischen dem Druckraum 35 und dem eben erwähnten Ringraum, zwischen diesem Ringraum und dem zweiten Druckraum 37 sowie zwischen dem Ringraum und der Außenseite des Gehäuses 17 und des Deckels 102. Wie schon bei der Betrachtung der Figur 1 beschrieben, führt durch den Druckübersetzerkolben 31 eine Bohrung 38 hindurch, in die von der Stirnseite des Teilkolbens 33 das Rückschlagventil 39 eingesetzt ist. Auf der anderen Seite des Druckübersetzerkolbens 31 besteht eine Verbindung zwischen dem Kurbelraum 70 und der Bohrung 38 auch dann, wenn der Druckübersetzerkolben 31 am Boden der Ausnehmung 101 abgestützt ist, so daß auch in dieser Position des Druckübersetzerkolbens 31 Kraftstoff aus dem Kurbelraum 70 durch die Bohrung 38 hindurch zum Druckanschluß 22 fließen kann.Between two of the conveyor units 18, which are each installed in approximately radially projecting domes of the housing 17, a further material projection is formed on the housing 17, in which there is an outwardly open, circular-cylindrical recess 101, the diameter of which corresponds to the diameter of the primary partial piston 32 of the pressure booster piston 31 is matched. The recess 101 is closed to the outside by a cover 102 which is screwed onto the housing 17 and which has a central blind bore 103 coaxial with the recess 101, the diameter of which is matched to the diameter of the secondary part piston 33 of the pressure booster piston 31. The pressure booster piston 31 is located in the recess 101 and in the blind bore 103. The free space between the partial piston 32 and the bottom of the recess 101 forms the first pressure chamber 35, which is connected via a bore 104 to the crank chamber 70, that is to say to the low-pressure region of the pump is. The space between the partial piston 33 and the bottom of the blind bore 103 is to be regarded as a second pressure space 37. This is connected via a radial bore 105 to the pressure connection 22 formed in the cover 102, that is to say to the high-pressure region of the pump. The annular space between the cover 102 and the primary piston 32 is to be connected to the return line 46 (see FIG. 1) via a bore 106 running axially in the cover 102. Several sets of seals provide a seal between the Pressure chamber 35 and the annular space just mentioned, between this annular space and the second pressure space 37 and between the annular space and the outside of the housing 17 and the cover 102. As already described when considering FIG. 1, a bore 38 leads through the pressure booster piston 31 , into which the check valve 39 is inserted from the end face of the partial piston 33. On the other side of the pressure booster piston 31 there is a connection between the crank chamber 70 and the bore 38 even when the pressure booster piston 31 is supported on the bottom of the recess 101, so that in this position of the pressure booster piston 31 fuel from the crank chamber 70 through the bore 38 can flow through to the pressure connection 22.
Die Verrastung des Druckübersetzerkolbens ist in den Figuren 2 und 3 nicht gezeigt. Es ist jedoch leicht eine Übertragung aus Figur 1 möglich, wobei Gehäuse und/oder Deckel sowie der Teilkolben 33 gegenüber der Ausbildung nach den Figuren 2 und 3 in Achsrichtung des Druckübersetzerkolbens zu verlängern wären.The latching of the pressure booster piston is not shown in FIGS. 2 and 3. However, a transfer from FIG. 1 is easily possible, the housing and / or cover and the partial piston 33 being to be extended in the axial direction of the pressure booster piston compared to the embodiment according to FIGS. 2 and 3.
Die Arbeitsweise der Hochdruckpumpe und des Druckübersetzers ist anhand der Figur 1 schon beschrieben worden und kann auch anhand der Figuren 2 und 3 ohne weiteres nachvollzogen werden, so daß sich weitere Ausführungen zur Funktion des konkreten Ausführungsbeispiels nach den Figuren 2 und 3 erübrigen. The mode of operation of the high-pressure pump and the pressure intensifier has already been described with reference to FIG. 1 and can also be easily understood with reference to FIGS. 2 and 3, so that further explanations regarding the function of the specific exemplary embodiment according to FIGS. 2 and 3 are unnecessary.

Claims

Patentansprüche claims
1. KraftstoffVersorgungssystem für eine Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckpumpe (16), die Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich (14, 19) ansaugt und in einen mehreren Zylindern der Brennkraftmaschine gemeinsamen Hochdruckbereich (22, 23, 96) abgibt, und mit einer durch einen Elektromotor (10) angetriebenen Vorforderpumpe (11), die Kraftstoff unter einem Vorforderdruck in den Niederdruckbereich (14, 19) einspeist, gekennzeichnet durch einen Druckübersetzer (30) mit einem Druckübersetzerkolben (31), der eine großen Wirkfläche (34), an die ein fluidisch mit dem Niederdruckbereich (14, 19) verbundener, erster Druckraum (35) angrenzt, und eine kleine Wirkfläche (36) aufweist, an die ein fluidisch mit dem Hochdruckbereich (22, 23, 96) verbundener, zweiter Druckraum (37) angrenzt.1.Fuel supply system for an internal combustion engine with a high-pressure pump (16) which draws fuel from a low-pressure area (14, 19) and delivers it into a high-pressure area (22, 23, 96) common to a plurality of cylinders of the internal combustion engine, and with one by an electric motor (10 ) driven pre-pump (11), which feeds fuel under a pre-pressure into the low-pressure area (14, 19), characterized by a pressure booster (30) with a pressure booster piston (31), which has a large effective area (34) to which a fluid with the The first pressure chamber (35) connected to the low pressure region (14, 19) adjoins, and has a small effective area (36) to which a second pressure chamber (37) fluidly connected to the high pressure region (22, 23, 96) adjoins.
2. KraftstoffVersorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Größenverhältnis von großer Wirkfläche (34) zu kleiner Wirkfläche (36) im Bereich zwischen zehn und fünfzehn liegt.2. Fuel supply system according to claim 1, characterized in that the size ratio of the large effective area (34) to the small effective area (36) is in the range between ten and fifteen.
3. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckübersetzer (30) mit der Hochdruckpumpe (16) zu einer Baueinheit zusammengefaßt, insbesondere in die Hochdruckpumpe (16) integriert ist.3. Fuel supply system according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure intensifier (30) with the high pressure pump (16) combined to form a structural unit, in particular integrated in the high pressure pump (16).
4. KraftstoffVersorgungssystem nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zusätzlichen Fluidpfad (38) zwischen dem Niederdruckbereich (14 ,19)und dem Hochdruckbereich (22, 23, 96) ein Rückschlagventil (40) angeordnet ist, das vom Niederdruckbereich (14, 16) zum Hochdruckbereich (22, 23, 96) hin öffnet und umgekehrt sperrt.4. Fuel supply system according to one of the preceding claims, characterized in that a non-return valve (40) is arranged in an additional fluid path (38) between the low-pressure region (14, 19) and the high-pressure region (22, 23, 96) , 16) to the high pressure area (22, 23, 96) and vice versa.
5. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Fluidpfad (38) durch den Druckübersetzerkolben (31) hindurchverläuft und das Rückschlagventil (40) am Druckübersetzerkolben (31) sitzt.5. Fuel supply system according to claim 4, characterized in that the additional fluid path (38) through the Pressure booster piston (31) runs through and the check valve (40) sits on the pressure booster piston (31).
6. Kraftstoffversorgungssystem nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckübersetzerkolben (31) in der Ausgangsstellung verrastet ist.6. Fuel supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure booster piston (31) is locked in the starting position.
7. Hochdruckpumpe zur Verwendung in einem KraftstoffVersorgungssystem nach einem vorhergehenden Anspruch, die Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich (14, 19) ansaugt und in einen mehreren Zylindern einer Brennkraftmaschine gemeinsamen Hochdruckbereich (22, 23, 96) abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß sie und ein Druckübersetzer (30) mit einem Druckübersetzerkolben (31), der eine großen Wirkfläche (34), an die ein fluidisch mit dem Niederdruckbereich (14, 19) verbundener, erster Druckraum (35) angrenzt, und eine kleine Wirkfläche (36) aufweist, an die ein fluidisch mit dem Hochdruckbereich (22, 23, 96) verbundener, zweiter Druckraum (37) angrenzt, eine Baueinheit bilden.7. High-pressure pump for use in a fuel supply system according to one of the preceding claims, which sucks fuel from a low-pressure region (14, 19) and delivers it to a common high-pressure region (22, 23, 96) of an internal combustion engine, characterized in that it and a pressure intensifier (30) with a pressure booster piston (31), which has a large effective area (34), to which a first pressure chamber (35) fluidically connected to the low pressure area (14, 19), and a small effective area (36), to which a second pressure chamber (37) fluidly connected to the high pressure region (22, 23, 96) forms a structural unit.
8. Hochdruckpumpe nach Anspruch 7 und mit einem Gehäuse (17), das vorzugsweise mehrere Fördereinheiten (18) aufnimmt, die Kraftstoff von einem unter einem Vorforderdruck stehenden Niederdruckbereich (19) in einen gemeinsamen Hochdruckbereich (96) fördern, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (17) ein Druckübersetzerkolben (31) mit einer großen Wirkfläche (34), an die ein fluidisch mit dem Niederdruckbereich (19) verbundener, erster Druckraum (35) angrenzt, und mit einer kleinen Wirkfläche (36), an die ein fluidisch mit dem Hochdruckbereich (96) verbundener, zweiter Druckraum (37) angrenzt, untergebracht ist.8. High-pressure pump according to claim 7 and with a housing (17) which preferably accommodates a plurality of delivery units (18) which deliver fuel from a low-pressure region (19) under a pre-pressure pressure into a common high-pressure region (96), characterized in that in the Housing (17) has a pressure booster piston (31) with a large effective area (34), to which a first pressure chamber (35) fluidically connected to the low pressure region (19) is adjacent, and with a small effective area (36), to which a fluidic area is connected the second pressure chamber (37) connected to the high pressure region (96) is accommodated.
9. Hochdruckpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Radialkolbenpumpe (16) mit einer Antriebswelle (55) und mit mehreren bezüglich der Antriebswelle (55) im wesentlich radial und in gleichen Winkelabständen zueinander angeordneten Fördereinheiten (18) ist und daß der Druckübersetzerkolben (31) sich wenigstens annähernd in radialer Richtung erstreckend zwischen zwei Fördereinheiten (18) im Gehäuse (17) untergebracht ist.9. High-pressure pump according to claim 8, characterized in that this is a radial piston pump (16) with a drive shaft (55) and with a plurality with respect to the drive shaft (55) arranged substantially radially and at equal angular intervals from one another Conveyor units (18) and that the pressure booster piston (31) is at least approximately in the radial direction between two conveyor units (18) housed in the housing (17).
10. Hochdruckpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein einen die Förderkolben (79) der Fördereinheiten (18) antreibenden Exzenter (61) aufnehmender Kurbelraum (30) des Gehäuses (17) im Niederdruckbereich liegt und daß der erste Druckraum (35) am Druckübersetzerkolben (31) über einen Durchbruch (104) im Gehäuse (17) mit dem Kurbelraum (30) fluidisch verbunden is .10. High-pressure pump according to claim 9, characterized in that one of the delivery pistons (79) of the delivery units (18) driving eccentric (61) receiving crank chamber (30) of the housing (17) is in the low pressure region and that the first pressure chamber (35) on Pressure booster piston (31) is fluidly connected to the crank chamber (30) via an opening (104) in the housing (17).
11. Hochdruckpumpe nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (17) eine nach außen offene Ausnehmung (101) aufweist, in der sich der Druckübersetzerkolben (31) befindet und daß die Ausnehmung (101) durch einen Deckel (102) verschlossen ist, der eine Ausnehmung (103) aufweist, in die der Druckübersetzerkolben (31) mit seinem sekundären Teilkolben (33) eintaucht.11. High-pressure pump according to claim 8, 9 or 10, characterized in that the housing (17) has an outwardly open recess (101) in which the pressure booster piston (31) is located and that the recess (101) through a cover ( 102) is closed, which has a recess (103) into which the pressure booster piston (31) with its secondary part piston (33) is immersed.
12. Hochdruckpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckübersetzerkolben (31) mit seinem primären Teilkolben (32) von der Ausnehmung (101) im Gehäuse (17) unmittelbar aufgenommen ist.12. High-pressure pump according to claim 11, characterized in that the pressure booster piston (31) with its primary part piston (32) from the recess (101) in the housing (17) is received directly.
13. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druckraum (37) am Druckübersetzerkolben (31) und der Hochdruckbereich (96) innerhalb des Gehäuses (17) fluidisch miteinander verbunden sind. 13. High pressure pump according to one of claims 7 to 12, characterized in that the second pressure chamber (37) on the pressure booster piston (31) and the high pressure region (96) within the housing (17) are fluidly connected to one another.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004059160A1 (en) * 2002-12-23 2004-07-15 Daimlerchrysler Ag Fuel supply system for direct-injection internal combustion engines
WO2016005089A1 (en) * 2014-07-09 2016-01-14 Delphi International Operations Luxembourg S.À R.L. Pump assembly

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19903272A1 (en) 1999-01-28 2000-08-03 Bosch Gmbh Robert Fuel supply system for an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle
DE10018793A1 (en) * 2000-04-15 2001-10-25 Bosch Gmbh Robert Fuel supply device for an internal combustion engine
DE10106095A1 (en) * 2001-02-08 2002-08-29 Bosch Gmbh Robert Fuel system, method for operating the fuel system, computer program and control and / or regulating device for controlling the fuel system
EP1382835A3 (en) * 2002-07-18 2005-06-08 Robert Bosch Gmbh Fuel system for an internal combustion engine and a vehicle
DE10233088A1 (en) * 2002-07-19 2004-01-29 Robert Bosch Gmbh Fuel injection device for an internal combustion engine comprises a mechanical locking arrangement provided on a pressure intensifier piston in a cut-off position
DE10243148A1 (en) * 2002-09-17 2004-03-25 Siemens Ag Radial piston pump unit used in high-pressure injection systems for internal combustion engines, especially common rail injection systems, comprises a fuel-conveying pump with a spring-loaded low-pressure pump piston
DE10301236B4 (en) * 2003-01-15 2017-08-17 Robert Bosch Gmbh Method for starting an internal combustion engine, in particular an internal combustion engine with direct injection
DE10343482A1 (en) * 2003-09-19 2005-04-14 Robert Bosch Gmbh Fuel injection device for a combustion engine has high pressure pump store feedback line and filter between conveyer pump and measuring unit
WO2006037672A1 (en) * 2004-10-06 2006-04-13 Siemens Aktiengesellschaft High pressure pump
AT503697B1 (en) * 2006-06-02 2008-06-15 Bosch Gmbh Robert PUMP ELEMENT FOR A HIGH PRESSURE PUMP
DE102006040466A1 (en) * 2006-08-29 2008-03-06 Man Diesel Se Internal-combustion engine, has servo unit inserted into fuel supply path between rail and additional fuel tank for increasing pressure controlled in rail in given operation before starting engine
DE102010064172A1 (en) * 2010-12-27 2012-06-28 Robert Bosch Gmbh Hydraulic pressure intensifier

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB305328A (en) * 1927-12-12 1929-02-07 Wilhelm Bussmann A combined high-pressure and low-pressure pump
GB902668A (en) * 1959-11-23 1962-08-09 Hydraulectric Eniterprises Ltd Pumping apparatus
US3266424A (en) * 1964-10-27 1966-08-16 Massey Ferguson Inc Fluid system including variable displacement pump
WO1994027041A1 (en) * 1993-05-06 1994-11-24 Cummins Engine Company, Inc. Compact high performance fuel system with accumulator
DE4216877C2 (en) 1991-08-12 1996-08-29 Elasis Sistema Ricerca Fiat Radial piston pump

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4126640B4 (en) * 1991-08-12 2005-06-16 Robert Bosch Gmbh Pump arrangement with a prefeed pump and a radial piston pump
JPH074332A (en) * 1993-06-18 1995-01-10 Yamaha Motor Co Ltd High pressure fuel pump for internal combustion engine
JPH07167009A (en) * 1993-12-14 1995-07-04 Yamaha Motor Co Ltd Fuel feed device for engine
DE4401074B4 (en) * 1994-01-15 2007-01-18 Robert Bosch Gmbh Pump arrangement, in particular for conveying fuel from a reservoir to an internal combustion engine
US5572974A (en) * 1995-02-21 1996-11-12 Siemens Automotive Corporation Combined start bypass and safety pressure relief valve for a fuel system
JP3939779B2 (en) * 1995-05-26 2007-07-04 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Fuel supply device for fuel supply of an internal combustion engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB305328A (en) * 1927-12-12 1929-02-07 Wilhelm Bussmann A combined high-pressure and low-pressure pump
GB902668A (en) * 1959-11-23 1962-08-09 Hydraulectric Eniterprises Ltd Pumping apparatus
US3266424A (en) * 1964-10-27 1966-08-16 Massey Ferguson Inc Fluid system including variable displacement pump
DE4216877C2 (en) 1991-08-12 1996-08-29 Elasis Sistema Ricerca Fiat Radial piston pump
WO1994027041A1 (en) * 1993-05-06 1994-11-24 Cummins Engine Company, Inc. Compact high performance fuel system with accumulator

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004059160A1 (en) * 2002-12-23 2004-07-15 Daimlerchrysler Ag Fuel supply system for direct-injection internal combustion engines
US7201128B2 (en) 2002-12-23 2007-04-10 Daimlerchrysler Ag Fuel supply system for internal combustion engine with direct fuel injection
WO2016005089A1 (en) * 2014-07-09 2016-01-14 Delphi International Operations Luxembourg S.À R.L. Pump assembly

Also Published As

Publication number Publication date
DE19753155A1 (en) 1999-06-02

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