WO2021239785A1 - Hochdruckpumpe - Google Patents

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WO2021239785A1
WO2021239785A1 PCT/EP2021/063991 EP2021063991W WO2021239785A1 WO 2021239785 A1 WO2021239785 A1 WO 2021239785A1 EP 2021063991 W EP2021063991 W EP 2021063991W WO 2021239785 A1 WO2021239785 A1 WO 2021239785A1
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fluid
volume flow
control valve
flow control
high pressure
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PCT/EP2021/063991
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Inventor
Günther Neuhaus
Martin Schmidt
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Liebherr-Components Deggendorf Gmbh
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    • F04B53/08—Cooling; Heating; Preventing freezing

Definitions

  • the present invention relates to a high-pressure pump for raising a pressure level of a fluid, in particular a fuel.
  • a fuel to be supplied to a combustion process has a high pressure.
  • the usual system pressures for corresponding high-pressure pumps are in the range from 250 to 2500 bar.
  • the high-pressure pump has a pump chamber, the volume of which can be reduced by means of a movable piston. If fuel is now introduced into the pump chamber at a low pressure level, the pump chamber is closed and the pump chamber is reduced via a piston movement, this leads to a pressure increase in the fuel present in the pump chamber.
  • a corresponding outlet valve ensures that fuel that has reached a desired pressure level is released. If the piston moves from its bottom dead center to its top dead center, that is to say increases the volume of the pump chamber, fuel from the low pressure level is let into the pump chamber and the cycle described begins again from the beginning.
  • Piston cooling is implemented via the flow in the low-pressure circuit upstream of the inlet valve.
  • the fuel flowing into the pump chamber at intervals is used as a cooling medium for the heat given off by the piston before it passes through the inlet valve.
  • a corresponding line routing can be provided which brings the fuel, which is fed to the inlet valve, close to the piston in advance in order to cool it.
  • the inlet valve is implemented as a digital inlet valve, so that if no delivery of high pressure is desired, the inlet valve remains open, which means that fuel entering the pump chamber is delivered back into the low-pressure circuit .
  • a defined leakage volume is continuously discharged in front of the inlet valve in order to dissipate heat.
  • the aim of the present invention is to develop a high-pressure pump of the type described at the beginning so that it can also be operated via a volume flow control. This is achieved with a high pressure pump which has all the features of claim 1.
  • a high-pressure pump for raising a pressure level of a fluid, in particular a fuel, which has a movable piston for compressing a pump chamber, an inlet valve for admitting the fluid into the pump chamber, a cooling device for cooling the piston with the aid of upstream of the inlet valve flowing fluid, and comprises a volume flow control valve which is arranged upstream of the cooling device and influences a volume flow of the fluid through the cooling device towards the inlet valve
  • bypass throttle which bypasses the volume flow control valve
  • a certain fluid flow is generated even in a closed state of the volume flow control valve, which fluid flow can be used to cool the piston.
  • the outflow of the fluid flowing into the pump in this way takes place via an outlet throttle which is arranged downstream of the cooling device.
  • the inlet valve has a spring preload and is designed to allow the fluid to flow into the pump chamber only when the volume flow control valve assumes an open position.
  • the volume flow control valve assumes an open position.
  • Spring preloading of the inlet valve ensures that there is no undesired high-pressure delivery of fluid. Small amounts of leakage can occur over the entire service life of the volume flow control valve, but the inlet valve with spring preload can prevent this from leading to an undesired high-pressure delivery of fluid.
  • the spring preload is dimensioned in such a way that it does not allow fluid to enter the pump chamber even with small amounts of fluid flowing through the valve (leakage), but rather a certain threshold value must be exceeded for this.
  • the inlet valve with spring preload is designed to allow the fluid to flow into the pump chamber only when a certain volume flow of the fluid originating from the volume flow control valve is exceeded, in order to prevent even a slight leakage of the Volume flow control valve leads to an opening of the inlet valve.
  • the specific volume flow originating from the volume flow control valve, which leads to an opening of the inlet valve can be at least 10% of the volume flow flowing through the fully open volume flow control valve, preferably at least 5% of the volume flow flowing through the fully open one
  • Volume flow control valve be flowing volume flow.
  • the cooling device is implemented by a corresponding flow guidance of the fluid in the area of the piston.
  • a fluid connection arranged upstream of the inlet valve or the fluid connection between the volume flow control valve and the inlet valve can be routed into the downstream area of the piston so that the fluid flowing in the fluid connection can act as a cooling medium.
  • the bypass throttle is connected in parallel to the volume flow control valve and short-circuits it. The bypass throttle can be arranged in such a way that it only short-circuits the volume flow control valve.
  • bypass throttle and the return throttle are each designed to allow the passage of a specific volume flow of fluid, which is preferably identical for each of the throttles.
  • specific volume flow of the bypass throttle is lower than the specific volume flow of the return flow throttle.
  • bypass throttle and the volume flow control valve are connected to a fluid source and the return throttle is preferably connected to a fluid sink.
  • the pump further comprises an outlet valve for discharging the fluid from the pump chamber, the outlet valve preferably being provided with a spring preload which ensures that the fluid does not leave the pump chamber until a desired pressure level is reached that is greater than the pressure level upstream of the inlet valve.
  • the volume flow control valve is a 2/2-way valve, in particular a 2/2-way solenoid valve, which in a first switching position connects the fluid channels reaching the valve and in a second switching position interrupts the fluid channels reaching the valve.
  • any valve upstream of the inlet valve does not have any pressure regulating and / or Has pressure limiting function, preferably the high pressure pump has no pressure regulating and / or pressure limiting valve.
  • the high-pressure pump is of the type of a roller tappet pump.
  • the movable piston is moved back and forth by the rotation of a drive shaft provided with a cam.
  • the interface between the cam and the moving piston assembly is a roller that rolls on the cam.
  • the invention further relates to a fuel injection system with a high pressure pump according to one of the preceding variants, wherein fuel delivered from a fuel tank via a fuel pump is supplied to the volume flow control valve and the bypass throttle.
  • the return throttle is connected to the fuel tank in order to supply fuel flowing from the high pressure pump to the fuel tank via the return throttle.
  • the invention also relates to a work machine with a high-pressure pump according to the variants described above or a corresponding fuel injection system.
  • Fig. 1 a schematic structure of the high pressure pump according to the invention.
  • the high-pressure pump 1 shows the high-pressure pump 1, which has three connections 11, 12, 13. An inlet connection 11 for supplying fluid with a low pressure level, a return connection 12 for returning fluid with a low pressure level and an outlet connection 13 for discharging fluid with a high pressure level.
  • the operating principle of the high pressure pump 1 is based on the repeated back and forth movement of the piston 2 in the cylinder arrangement 10.
  • the volume of a pump chamber 3 can be reduced by the movement of the piston 2.
  • the pump chamber 3 is connected to both the low-pressure side and the high-pressure side via corresponding valves 4, 8, so that fluid can flow into the pump chamber 3 from the low-pressure side as long as the volume of the pump chamber 3 is at most or less at a corresponding position of the piston 2 is close to its maximum.
  • the constant back and forth movement of the piston 2 in the cylinder arrangement 2 leads to a temperature rise caused by friction.
  • fluid on the low-pressure side that is to say upstream of the pump chamber 3 is used to absorb and dissipate the heat.
  • a fluid guide is provided from the inlet section 11 to the inlet valve 4 in the pump chamber 3, with which the temperature can be derived by moving the piston 2 in the cylinder arrangement 10. This fluid guide, which is directed towards cooling the cylinder arrangement, is referred to as the cooling device 5.
  • the fluid guided at the inlet connection 11 can not only flow into the interior of the floch pressure pump 1 via the volume flow control valve 6, but also via the bypass throttle 7, so that even with a so-called “O delivery”, in which no fluid is released on the high pressure side or the volume flow control valve 6 is in its closed position, fluid flows into the pump 1.
  • the convection of the inflowing fluid necessary for the removal of heat is achieved by a return throttle 9 which is arranged downstream of the cooling device 5. This return throttle 9 allows the fluid flowing in via the bypass throttle 7 to emerge again from the pump 1, so that the fluid that has been heated in its temperature can flow away.
  • the closed volume flow control valve 6 and a non-existent high-pressure fluid output there is a flow of fluid on the low-pressure side, which is used to cool the cylinder arrangement 10 or the piston 2.
  • the inlet valve 4 in the pump chamber 3 is a check valve with spring preload
  • the spring preload can be dimensioned so that a leak in the volume flow control valve 6 together with the fluid flowing in via the bypass throttle 7 does not allow fluid to flow into the pump chamber 3.
  • a high-pressure delivery occurs only when there is a significant increase in pressure upstream of the inlet valve 4 when the volume flow control valve 6 is in its open state.
  • the opening pressure of the inlet valve 4 can determine the permissible dynamic pressure in the return. For example, for opening the inlet valve 4, it may be necessary for more than 10%, preferably more than 5%, of the fluid flow that would flow in an open state of the volume flow control valve 6 to flow through the volume flow control valve 6 so that it closes a flowing into the pump chamber 3 comes.
  • the outlet valve 8 can also be a check valve with a spring preload. This valve is only opened when a pressure level has been generated in the pump chamber 3 that corresponds to the pressure on the high pressure side. This can be in the range from 250 to 2
  • the low pressure range describes a pressure range of less than 15 bar, preferably less than 10 bar and preferably less than 6 bar.
  • a low-pressure pump is used which raises the fluid on the low-pressure side to a level of more than 1 bar, preferably more than 3 bar.
  • this feed pump for the fluid on the low-pressure side is a fuel pump that conveys fuel from a fuel tank to the high-pressure pump 1.
  • the return connection 12 is connected to the fuel tank so that the fluid that has not been brought to the high pressure side can flow back into the fuel tank.
  • the high-pressure connection 13 is connected to an injection line, for example a common rail, from which fuel is injected under high pressure into a combustion chamber of an engine.
  • a fuel injector can of course also be connected in between.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe zum Anheben eines Druckniveaus eines Fluids, insbesondere eines Kraftstoffs, die einen bewegbaren Kolben zum Komprimieren eines Pumpraums, ein Einlassventil zum Einlassen des Fluids in den Pumpraum, eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Kolbens mit Hilfe von stromaufwärts des Einlassventils strömenden Fluids, und ein Volumenstromregelventil umfasst, das stromaufwärts der Kühleinrichtung angeordnet ist und einen Volumenstrom des Fluids durch die Kühleinrichtung hin zum Einlassventil beeinflusst. Die Pumpe ist durch eine Bypassdrossel zum Umgehen des Volumenstromregelventils, und eine Rücklaufdrossel zum Abführen eines Fluids stromabwärts der Kühleinrichtung gekennzeichnet.

Description

Hochdruckpumpe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe zum Anheben eines Druckniveaus eines Fluids, insbesondere eines Kraftstoffs.
Bei Common-Rail-Einspritzsystemen wie auch dazu alternativen Kraftstoffzuführsystemen ist es von erheblicher Bedeutung, dass ein einem Verbrennungsvorgang zuzuführender Kraftstoff einen hohen Druck aufweist. Hierfür übliche Systemdrücke für entsprechende Hochdruckpumpen liegen im Bereich von 250 bis zu 2500 bar. Um den gasförmigen oder flüssigen Kraftstoff auf ein solches Druckniveau zu bringen, weist die Hochdruckpumpe einen Pumpraum auf, dessen Volumen über einen bewegbaren Kolben verringerbar ist. Wird nun Kraftsoff auf Niederdruckniveau in den Pumpraum eingebracht, der Pumpraum verschlossen und über eine Kolbenbewegung der Pumpraum verringert, führt dies zu einem Druckanstieg des in dem Pumpraum vorhandenen Kraftstoffs. Ein entsprechendes Auslassventil sorgt für ein Auslassen von Kraftstoff, der ein gewünschtes Druckniveau erreicht hat. Bewegt sich der Kolben von seinem unteren Totpunkt hin zu seinem oberen Totpunkt, vergrößert also das Volumen des Pumpraums, wird Kraftstoff vom Niederdruckniveau in den Pumpraum eingelassen und der beschriebene Zyklus beginnt von vorne.
Eine Kolbenkühlung wird über den Durchfluss im Niederdruckkreis vor dem Einlassventil realisiert. Der intervallartig in den Pumpraum einströmende Kraftstoff wird dabei vor einem Durchtritt des Einlassventils als Kühlmedium für vom Kolben abgegebene Wärme benutzt. Hierzu kann eine entsprechende Leitungsführung vorgesehen sein, die den zum Einlassventil geführten Kraftstoff vorab Nahe an den Kolben bringt, um diesen zu kühlen.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass das Einlassventil als digitales Einlassventil umgesetzt ist, so dass, wenn keine Förderung von Hochdruck gewünscht ist, das Einlassventil offen bleibt, was dazu führt, dass in den Pumpraum eindringender Kraftstoff wieder zurück in den Niederdruckkreis gefördert wird. Um auch hierbei die Wirksamkeit der Kolbenkühlung aufrechtzuerhalten, wird kontinuierlich ein definiertes Leckagevolumen vor dem Einlassventil abgeführt, um Wärme abzuführen.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung eine Hochdruckpumpe der eingangs beschriebenen Art und Weise fortzubilden, damit diese auch über eine Volumenstromregelung betreibbar ist. Dies gelingt mit einer Hochdruckpumpe, die sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Aus ökonomischen und prozesstechnischen Gründen wird großer Wert auf eine hohe Anzahl an Gleichteilen gelegt, damit der Tausch von Pumpen möglichst einfach und ohne viel Aufwand erfolgen kann. So wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Leckagerücklauf bei Anwendung eines digitalen Einlassventils (nach dem Stand der Technik) als auch der Volumenstromregelung (nach der Erfindung) der gleichen Anschlusslogik folgt, um die Kolbenkühlung bei beiden Varianten zu realisieren. Hierdurch bedingt, ergibt sich die besondere Problematik, dass bei einem geschlossenen Volumenstromregelventil kein Durchfluss mehr im Niederdruckkreis herrscht, wodurch eine Kolbenkühlung nicht länger möglich - aber dennoch notwendig ist. Nach der Erfindung ist eine Hochdruckpumpe zum Anheben eines Druckniveaus eines Fluids, insbesondere eines Kraftstoffs, vorgesehen, die einen bewegbaren Kolben zum Komprimieren eines Pumpraums, ein Einlassventil zum Einlassen des Fluids in den Pumpraum, eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Kolbens mit Hilfe von stromaufwärts des Einlassventils strömenden Fluids, und ein Volumenstromregelventil umfasst, das stromaufwärts der Kühleinrichtung angeordnet ist und einen Volumenstrom des Fluids durch die Kühleinrichtung hin zum Einlassventil beeinflusst Die Pumpe ist gekennzeichnet durch eine Bypassdrossel zum Umgehen des Volumenstromregelventils, und eine
Rücklaufdrossel zum Abführen eines Fluids stromabwärts der Kühleinrichtung.
Durch das Vorsehen der Bypassdrossel, die das Volumenstromregelventil umgeht, wird auch in einem geschlossenen Zustand des Volumenstromregelventils eine gewisse Fluidströmung erzeugt, die zur Kühlung des Kolbens verwendet werden kann. Das Abströmen des so in die Pumpe einströmenden Fluids erfolgt über eine Ablaufdrossel, die stromabwärts der Kühleinrichtung angeordnet ist.
Dadurch wird also auch die Kühlung des Kolbens ermöglicht, wenn die volumenstromgeregelte Hochdruckpumpe eine „O-Förderung“ vollzieht, also kein Fluid von der Niederdruckseite auf die Hochdruckseite fördert. Sämtliche Betriebspunkte der Hochdruckpumpe einschließlich der „O-Förderung“ besitzen demnach eine funktionierende Kühlung des Kolbens.
Nach einer vorteilhaften Modifikation der Erfindung kann weiter vorgesehen sein, dass das Einlassventil eine Federvorspannung aufweist, und dazu ausgelegt ist, ein Einströmen des Fluids in den Pumpraum nur dann zuzulassen, wenn das Volumenstromregelventil eine geöffnete Position einnimmt. Im Fehlerfall einer geringen Leckage durch das Volumenstromregelventil (in einem geschlossenem Zustand des Volumenstromregelventils) ist durch die
Federvorspannung des Einlassventils sichergestellt, dass es nicht zu einem ungewollten Hochdruckförderung von Fluid kommt. Geringe Mengen an Leckage können über die Gesamtlebensdauer des Volumenstromregelventil auftreten, wobei aber durch das Einlassventil mit Federvorspannung verhindert werden kann, dass dies zu einer ungewünschten Hochdruckförderung von Fluid führt. Die Federvorspannung ist dabei so dimensioniert, dass sie nicht bereits bei kleinen durch das Ventil strömenden Fluidmengen (Leckage) einen Fluideintritt in den Pumpraum ermöglicht, sondern hierfür ein bestimmter Schwellenwert überschritten sein muss.
Demnach kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass das Einlassventil mit Federvorspannung dazu ausgelegt ist, ein Einströmen des Fluids in den Pumpraum erst dann zuzulassen, wenn ein bestimmter vom Volumenstromregelventil stammender Volumenstrom des Fluids überschritten ist, um zu verhindern, dass bereits eine geringe Leckage des Volumenstromregelventils zu einem Öffnen des Einlassventils führt. Der bestimmte vom Volumenstromregelventil stammende Volumenstrom, der zu einem Öffnen des Einlassventils führt kann dabei, mindestens 10% des durch das vollständig geöffnete Volumenstromregelventil strömenden Volumenstroms, vorzugsweise mindestens 5% des durch das vollständig geöffnete
Volumenstromregelventil strömenden Volumenstroms sein.
Ferner kann nach einer vorteilhaften Variante der Erfindung vorgesehen sein, dass die Kühleinrichtung durch eine entsprechende Strömungsführung des Fluids im Bereich des Kolbens umgesetzt ist. Hierzu kann eine stromaufwärts des Einlassventils angeordnete Fluidverbindung oder auch die zwischen Volumenstromregelventil und Einlassventil vorhandene Fluidverbindung in den Nachbereich des Kolbens geführt sein, damit das in der Fluidverbindung strömende Fluid als Kühlmedium wirken kann. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Bypassdrossel parallel zum Volumenstromregelventil geschaltet ist und dieses kurzschließt. Die Bypassdrossel kann dabei so angeordnet sein, dass sie nur das Volumenstromregelventil kurzschließt.
Nach einer weiteren optionalen Modifikation der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Bypassdrossel und die Rücklaufdrossel jeweils dazu ausgelegt sind, das Passieren eines bestimmten Volumenstroms an Fluid zu erlauben, der vorzugsweise für jede der Drosseln identisch ist. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch vorgesehen sein, dass der bestimmte Volumenstrom der Bypassdrossel geringer ist als der bestimmte Volumenstrom der Rücklaufdrossel.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Bypassdrossel und das Volumenstromregelventil mit einer Fluidquelle verbunden sind und vorzugsweise die Rücklaufdrossel mit einer Fluidsenke verbunden ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Pumpe ferner ein Auslassventil zum Auslassen des Fluids aus dem Pumpraum umfasst, wobei das Auslassventil vorzugsweise mit einer Federvorspannung versehen ist, die dafür sorgt, dass das Fluid den Pumpraum erst bei einem gewünschten Druckniveau verlässt, das größer als das Druckniveau stromaufwärts des Einlassventil ist. Ferner kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass das
Volumenstromregelventil ein 2/2-Wegeventil ist, insbesondere ein 2/2-Magnetventil, das in einer ersten Schaltstellung die an das Ventil heranreichenden Fluidkanäle verbindet und in einer zweiten Schaltstellung die an das Ventil heranreichenden Fluidkanäle unterbricht.
Nach einer Fortbildung der Erfindung kann ebenfalls vorgesehen sein, dass jegliches Ventil stromaufwärts des Einlassventils keine Druckregel- und/oder Druckbegrenzungsfunktion aufweist, vorzugsweise die Hochdruckpumpe kein Druckregel- und/oder Druckbegrenzungsventil aufweist.
Nach einer Fortbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Hochdruckpumpe vom Typ einer Rollenstößelpumpe ist. Hierbei wird der bewegbare Kolben durch die Drehung einer mit einem Nocken versehenen Antriebswelle hin- und herbewegt. Die Schnittstelle zwischen Nocken und bewegter Kolbenbaugruppe ist dabei eine Rolle, die auf dem Nocken abrollt.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Hochdruckpumpe nach einer der vorhergehenden Varianten, wobei von einem Kraftstofftank über eine Kraftstoffpumpe geförderter Kraftstoff dem Volumenstromregelventil und der Bypassdrossel zugeführt wird.
Dabei kann auch vorgesehen sein, dass die Rücklaufdrossel mit dem Kraftstofftank verbunden ist, um über die Rücklaufdrossel aus der Hochdruckpumpe strömenden Kraftstoff dem Kraftstofftank zuzuführen.
Ferner betrifft die Erfindung eine Arbeitsmaschine mit einer Hochdruckpumpe nach den vorhergehend beschriebenen Varianten oder einem entsprechendes Kraftstoffeinspritzsystem .
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden aufgrund der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigt die einzige Figur:
Fig. 1 : einen schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe.
Fig. 1 zeigt die Hochdruckpumpe 1, die über drei Anschlüsse 11, 12, 13 verfügt. Einen Einlassanschluss 11 zum Zuführen von Fluid mit einem Niederdruckniveau, einen Rücklaufanschluss 12 zum Zurückführen von Fluid mit einem Niederdruckniveau und einen Auslassanschluss 13 zum Abführen von Fluid mit einem Hochdruckniveau. Das Wirkprinzip der Hochdruckpumpe 1 basiert dabei auf dem wiederholten Hin- und Herbewegen des Kolbens 2 in der Zylinderanordnung 10. Durch die Bewegung des Kolbens 2 kann ein Pumpraum 3 in seinem Volumen verringert werden. Der Pumpraum 3 ist über entsprechende Ventile 4, 8 sowohl mit der Niederdruckseite als auch der Hochdruckseite verbunden, so dass man Fluid von der Niederdruckseite in den Pumpraum 3 einströmen lassen kann, solange das Volumen des Pumpraums 3 bei einer entsprechenden Stellung des Kolbens 2 maximal oder nahe an seinem Maximum ist. Durch die anschließende Bewegung des Kolbens 2, die eine Verringerung des Pumpraumvolumens bedingt, wird das Druckniveau des im Pumpraum 3 befindlichen Fluids angehoben, wobei ein Auslass hin zur Hochdruckseite erst erfolgt, wenn das hierfür erforderliche Druckniveau erreicht worden ist. Bewegt sich der Kolben wieder in eine Richtung, die eine Vergrößerung des Pumpraums 3 nach sich zieht, kann wieder Fluid von der Niederdruckseite eingeführt werden und der Vorgang beginnt von neuem.
Das ständige Hin- und Herbewegen des Kolbens 2 in der Zylinderanordnung 2 führt zu einem reibungsbedingtem Temperaturanstieg. Um eine Kühlung zu erreichen, wird Fluid der Niederdruckseite, also stromaufwärts des Pumpraums 3 dazu verwendet, die Wärme aufzunehmen und abzuführen. Hierzu wird vom Einlassabschnitt 11 bis hin zum Einlassventil 4 in den Pumpraum 3 eine Fluidführung vorgesehen, mit der die anfallende Temperatur durch das Bewegen des Kolbens 2 in der Zylinderanordnung 10 abgeleitet werden kann. Diese auf die Kühlung der Zylinderanordnung gerichtete Fluidführung wird als Kühleinrichtung 5 bezeichnet.
Ist es hingegen nicht gewünscht, dass Fluid auf die Hochdruckseite ausgegeben wird, ist eine Kühlströmung, die sich von dem Einlassanschluss 11 auf der Niederdruckseite hin zum Auslassanschluss 11 auf der Hochdruckseite erstreckt, nicht möglich. Da sich aber auch in einem solchen Fall der Kolben 2 hin- und herbewegt, muss auch hierbei die dabei anfallende Wärme abtransportiert werden. Um dies zu erreichen wird das Volumenstromregelventil 6, das den Volumenstrom des Fluids von der Niederdruckseite steuert, mit einer Bypassdrossel 7 kurzgeschlossen. So kann das an dem Einlassanschluss 11 geführte Fluid nicht nur über das Volumenstromregelventil 6 in das Innere der Flochdruckpumpe 1 einströmen, sondern auch über die Bypassdrossel 7, so dass auch bei einer sogenannten „O-Förderung“, bei der kein Fluid auf der Hochdruckseite abgegeben wird bzw. das Volumenstromregelventil 6 in seiner Schließstellung ist, Fluid in die Pumpe 1 einströmt. Die erforderliche zum Wärmeabtransport notwendige Konvektion des einströmenden Fluids wird durch eine Rücklaufdrossel 9 erreicht, die stromabwärts der Kühleinrichtung 5 angeordnet ist. Diese Rücklaufdrossel 9 lässt das über die Bypassdrossel 7 einströmende Fluid wieder aus der Pumpe 1 heraustreten, so dass das in seiner Temperatur erwärmte Fluid abfließen kann. Trotz geschlossenen Volumenstromregelventil 6 und einer nicht vorhandenen Hochdruck-Fluidausgabe kommt es zu einer Strömung von Fluid der Niederdruckseite, die zur Kühlung der Zylinderanordnung 10 bzw. des Kolbens 2 genutzt wird.
Ist nun das Einlassventil 4 in den Pumpraum 3 ein Rückschlagventil mit Federvorspannung, so kann die Federvorspannung so dimensioniert sein, dass eine Leckage des Volumenstromregelventils 6 zusammen mit dem über die Bypassdrossel 7 einströmenden Fluid kein Einströmen von Fluid in den Pumpraum 3 zulässt. Eine Hochdruckförderung erfolgt nur bei einem deutlichen Druckanstieg vor dem Einlassventil 4, wenn sich das Volumenstromregelventil 6 in seinem geöffneten Zustand befindet. Hierbei kann der Öffnungsdruck des Einlassventils 4 den zulässigen Staudruck im Rücklauf bedingen. So kann es bspw. für ein Öffnen des Einlassventils 4 erforderlich sein, dass mehr als 10 %, vorzugsweise mehr als 5%, der Fluidströmung, die in einem offenen Zustand des Volumenstromregelventils 6 strömen würde, durch das Volumenstromregelventil 6 strömen muss, damit es zu einem Einströmen in den Pumpraum 3 kommt. Das Auslassventil 8 kann ebenfalls ein Rückschlagventil mit einer Federvorspannung sein. Dieses Ventil wird nur dann geöffnet, wenn in dem Pumpraum 3 ein Druckniveau erzeugt worden ist, dass dem Druck auf der Hochdruckseite entspricht. Dieser kann dabei im Bereich von 250 bis 2500 bar liegen.
Dem Fachmann ist klar, dass der Niederdruckbereich einen Druckbereich von weniger als 15 bar, vorzugsweise weniger als 10 bar und bevorzugterweise weniger als 6 bar beschreibt. Für eine Förderung des Fluids auf der Niederdruckseite wird eine Niederdruckpumpe verwendet, die das Fluid auf der Niederdruckseite auf eine Niveau von mehr als 1 bar, vorzugsweise mehr als 3 bar anhebt.
Bei einer Einbettung der Hochdruckpumpe 1 in ein Kraftstoffeinspritzsystem ist diese Förderpumpe für das Fluid auf der Niederdruckseite eine Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff aus einem Kraftstofftank hin zur Hochdruckpumpe 1 fördert. Der Rücklaufanschluss 12 ist dabei mit dem Kraftstofftank verbunden, so dass das nicht auf die Hochdruckseite gebrachte Fluid wieder in den Kraftstofftank zurückströmen kann. Der Hochdruckanschluss 13 ist hierbei mit einem Einspritzleitung, bspw. einem Common Rail verbunden, von der aus Kraftstoff unter hohem Druck in einem Verbrennungsraum eines Motors eingespritzt wird. Dabei kann natürlich auch ein Kraftstoffinjektor zwischengeschaltet sein.

Claims

Ansprüche
1. Hochdruckpumpe (1) zum Anheben eines Druckniveaus eines Fluids, insbesondere eines Kraftstoffs, umfassend: einen bewegbaren Kolben (2) zum Komprimieren eines Pumpraums (3), ein Einlassventil (4) zum Einlassen des Fluids in den Pumpraum (3), eine Kühleinrichtung (5) zum Kühlen des Kolbens (2) mit Hilfe von stromaufwärts des Einlassventils (4) strömenden Fluids, und ein Volumenstromregelventil (6), das stromaufwärts der Kühleinrichtung (5) angeordnet ist und einen Volumenstrom des Fluids durch die Kühleinrichtung (5) hin zum Einlassventil (4) beeinflusst, gekennzeichnet durch eine Bypassdrossel (7) zum Umgehen des Volumenstromregelventils (6), und eine Rücklaufdrossel (9) zum Abführen eines Fluids stromabwärts der Kühleinrichtung (5).
2. Hochdruckpumpe (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das
Einlassventil (4) eine Federvorspannung aufweist, und dazu ausgelegt ist, ein Einströmen des Fluids in den Pumpraum (3) nur dann zuzulassen, wenn das Volumenstromregelventil (6) eine geöffnete Position einnimmt.
3. Hochdruckpumpe (1) nach Anspruch 2, wobei das Einlassventil (4) mit Federvorspannung dazu ausgelegt ist, ein Einströmen des Fluids in den Pumpraum (3) erst dann zuzulassen, wenn ein bestimmter vom Volumenstromregelventil (6) stammender Volumenstrom des Fluids überschritten ist, um zu verhindern, dass bereits eine geringe Leckage des Volumenstromregelventils (6) zu einem Öffnen des Einlassventils (4) führt.
4. Hochdruckpumpe (1) nach Anspruch 3, wobei der bestimmte vom Volumenstromregelventil (6) stammende Volumenstrom, der zu einem Öffnen des Einlassventils (4) führt, mindestens 10% des durch das vollständig geöffnete Volumenstromregelventil (6) strömenden Volumenstroms, vorzugsweise mindestens 5% des durch das vollständig geöffnete Volumenstromregelventil (6) strömenden Volumenstroms ist.
5. Hochdruckpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Kühleinrichtung (5) durch eine entsprechende Strömungsführung des Fluids im Bereich des Kolbens (2) umgesetzt ist.
6. Hochdruckpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bypassdrossel (7) parallel zum Volumenstromregelventil (6) geschaltet ist und dieses kurzschließt.
7. Hochdruckpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bypassdrossel (7) und die Rücklaufdrossel (9) jeweils dazu ausgelegt sind, das Passieren eines bestimmten Volumenstroms an Fluid zu erlauben, der vorzugsweise für jede der Drosseln identisch ist.
8. Hochdruckpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bypassdrossel (7) und das Volumenstromregelventil (6) mit einer Fluidquelle verbunden sind und vorzugsweise die Rücklaufdrossel (9) mit einer Fluidsenke verbunden ist.
9. Hochdruckpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Auslassventil (8) zum Auslassen des Fluids aus dem Pumpraum (3), wobei das Auslassventil (8) vorzugsweise mit einer Federvorspannung versehen ist, die dafür sorgt, dass das Fluid den Pumpraum (3) erst bei einem gewünschten Druckniveau verlässt, das größer als das Druckniveau stromaufwärts des
Einlassventil (4) ist.
10. Hochdruckpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Volumenstromregelventil (6) ein 2/2-Wegeventil ist, insbesondere ein 2/2- Magnetventil, das in einer ersten Schaltstellung die an das
Volumenstromregelventil (6) heranreichenden Fluidkanäle verbindet und in einer zweiten Schaltstellung die an das Volumenstromregelventil (6) heranreichenden Fluidkanäle unterbricht.
11. Hochdruckpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jegliches Ventil stromaufwärts des Einlassventils (4) keine Druckregel- und/oder Druckbegrenzungsfunktion aufweist, vorzugsweise die Hochdruckpumpe (1) kein Druckregel- und/oder Druckbegrenzungsventil enthält.
12. Hochdruckpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Hochdruckpumpe (1) vom Typ einer Rollenstößelpumpe ist.
13. Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Hochdruckpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei von einem Kraftstofftank über eine Kraftstoffpumpe geförderter Kraftstoff dem Volumenstromregelventil (6) und der Bypassdrossel (7) zugeführt wird.
14. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 13, wobei die Rücklaufdrossel (9) mit dem Kraftstofftank verbunden ist, um über die Rücklaufdrossel (9) aus der Hochdruckpumpe (1 ) strömenden Kraftstoff dem Kraftstofftank zuzuführen.
15. Arbeitsmaschine mit einer Hochdruckpumpe (1) nach den Ansprüchen 1 bis 12 oder einem Kraftstoffeinspritzsystem nach den Ansprüchen 13 oder 14.
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