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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckkraftstoffeinspritzpumpeneinheit und insbesondere eine rücklauffreie Hochdruck(HD)kraftstoffpumpeneinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 3, die dafür konfiguriert ist, die Ausbreitung einer Druckpulsation von einer Pumpenbuchse zu einer Niederdruckraftstoffleitung zu unterdrücken, wobei die Druckpulsation durch einen Unterdrucksetzungshub oder eine Unterdrucksetzungsphase der HD-Kraftstoffpumpeneinheit verursacht wird. Eine derartige gattungsgemäße rücklauffreie Kraftstoffpumpeneinheit ist beispielsweise aus der
DE 10 2004 057 056 A1 bekannt. Ferner betrifft die Erfindung ein mit solch einer Hochdruckkraftstoffpumpeneinheit ausgerüstetes Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 oder des Anspruchs 8.
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Hintergrund der Erfindung
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Kraftstoffpumpen für Fahrzeuge setzen schnell eine Kraftstoffmenge unter Druck, die von einer Niederdruckkraftstoffquelle, wie beispielsweise einem Tank oder Speicherbehälter, zugeführt oder abgesaugt und einem Kraftstoffzufuhrsystem eines Verbrennungsmotors zugeführt wird. In Abhängigkeit vom Typ des verwendeten Kraftstoffzufuhrsystems, das beispielsweise ein Vergasersystem, ein Drosselklappeneinspritzsystem, ein Porteinspritzsystem oder ein Direkt-Kraftstoffeinspritzsystem sein kann, kann der Kraftstoff dem Motor mit einem relativ niedrigen oder hohen Druck zugeführt werden. Beispielsweise erfordert ein Kraftstoffeinspritzsystem typischerweise, dass der Kraftstoff mit wesentlich höheren Drücken als bei einem Vergasersystem zugeführt werden muss. Hochdruck(HD)kraftstoffpumpeneinheiten, die mit Motoren mit Direkteinspritzung und Funkenzündung (SIDI) verwendet werden, verwenden typischerweise Kraftstoffverteilerleistendrücke von etwa 150 bis 200 bar.
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Verbrennbarer Kraftstoff kann unter Verwendung eines Hochdruck(HD)kraftstoffpumpensystems oder einer Hochdruck(HD)kraftstoffpumpeneinheit auf einen ausreichend hohen Druck unter Druck gesetzt werden. Eine derartige HD-Kraftstoffpumpeneinheit arbeitet typischerweise als bedarfsgesteuerte Pumpeneinheit, d.h. als eine Pumpeneinheit mit einem Ausgangsdruck und einer Durchflussrate, die gemäß bestimmten Motorbetriebsparametern, wie beispielsweise der Last, der Drehzahl und/oder der Temperatur, variieren. Bedarfsgesteuerte Pumpeneinheiten können in Abhängigkeit davon, ob eine dezidierte oder separate Kraftstoffrücklaufleitung vorhanden ist oder nicht, entweder in einer Konfiguration mit „Rücklauf“ oder in einer Konfiguration „ohne Rücklauf“ bzw. „rücklauffreien“ Konfiguration bereitgestellt werden. D.h. eine rücklauffreie Kraftstoffpumpeneinheit zeichnet sich dadurch aus, dass eine Kraftstoffzufuhrleitung zum Zuführen von Kraftstoff zu einem Abschnitt einer Pumpenkammer innerhalb einer Pumpenbuchse vorhanden ist, und außerdem dadurch, dass keine dezidierte Kraftstoffrücklaufleitung zum Zurückführen einer unverbrauchten Kraftstoffmenge vom Pumpeninnenraum zum Tank/Speicherbehälter vorhanden ist.
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Wie nachfolgend noch genauer erläutert wird, liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, unerwünschte Druckpulsationen in einer rücklauffreien Kraftstoffpumpeneinheit zu vermeiden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird mit einer rücklauffreie Kraftstoffpumpeneinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 3 sowie mit einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 6 oder des Anspruchs 8 gelöst.
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Es wird eine rücklauffreie Kraftstoffpumpeneinheit mit einem Plunger und einer Pumpenbuchse bereitgestellt, die zusammen einen Doppelkammer-Pumpeninnenraum definieren, der mit einer Niederdruckfluidquelle in Fluidverbindung steht. Ein Fluidkanal verbindet die beiden Kammern des Pumpeninnenraums, um zu ermöglichen, dass unverbrauchter Kraftstoff sich zwischen den beiden Kammern hin- und herbewegen kann, wodurch eine während eines Unterdrucksetzungshubs der Kraftstoffpumpeneinheit auftretende Druckpulsation isoliert werden kann. Die Kraftstoffpumpeneinheit weist mehrere Fluidsteuerventile auf, von denen mindestens eines ein Rückschlagventil zum Begrenzen der Druckpulsation innerhalb der Pumpenbuchse ist.
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Erfindungsgemäß weisen die Fluidsteuerventile ein Rückschlagventil mit einer mit der Fluidquelle in Fluidverbindung stehenden Einlassseite und einer mit dem Doppelkammer-Pumpeninnenraum in Fluidverbindung stehenden Auslassseite auf.
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Erfindungsgemäß steht ein Druckentlastungs- oder Überdruckventil mit einem Auslassport der Pumpenbuchse und einer Einlassseite des Rückschlagventils in Fluidverbindung, wobei das Überdruckventil vorzugsweise dafür konfiguriert ist, in Antwort auf einen Schwellendruck zu öffnen, der bei einer Ausführungsform etwa 200 bis 225 bar beträgt, aber nicht darauf beschränkt ist.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung weist die Kraftstoffpumpeneinheit ein zweites Überdruckventil mit einem sich parallel zu einem Strömungspfad des Rückschlagventils erstreckenden Strömungspfad auf.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung weist die Kraftstoffpumpeneinheit eine Steueröffnung auf, deren Durchmesser bei einer Ausführungsform etwa 0,4 bis 0,6 mm beträgt, aber nicht auf diese Größe beschränkt ist, und einen sich parallel zu einem Strömungspfad des Rückschlagventils erstreckenden Strömungspfad aufweist.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein drittes Rückschlagventil parallel zum zweiten Rückschlagventil angeordnet und weist eine mit dem Speicherbehälter in Fluidverbindung stehende Auslassseite sowie eine mit einer Einlassseite des steuerbaren Solenoidventils in Fluidverbindung stehende Einlassseite auf.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung sind das zweite Rückschlagventil und das dritte Rückschlagventil mindestens teilweise extern von der Pumpenbuchse angeordnet.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Steueröffnung parallel zum zweiten Rückschlagventil zwischen dem Tank und einer Einlassseite des steuerbaren Solenoidventils angeordnet.
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Die vorstehend erwähnten Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Techniken zum Implementieren der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leicht ersichtlich.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einer erfindungsgemäßen Hochdruck(HD)kraftstoffpumpeneinheit;
- 2 zeigt eine schematische Querschnittansicht eines Teils einer herkömmlichen HD-Kraftstoffpumpeneinheit mit Gegendruckpulsationen;
- 3 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer erfindungsgemäßen HD-Kraftstoffpumpeneinheit;
- 4 zeigt eine Teil-Querschnittansicht einer alternativen HD-Kraftstoffpumpeneinheit; und
- 4A zeigt eine schematische Teil-Querschnittansicht eines Teils einer alternativen Ausführungsform der HD-Kraftstoffpumpeneinheit von 4.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Gemäß den Zeichnungen, in denen ähnlichen oder gleichen Komponenten ähnliche Bezugszeichen zugeordnet sind, und beginnend mit 1, weist ein Fahrzeug 10 einen mit einem Getriebe 14 antriebsmäßig verbundenen Motor 12 auf. Das Getriebe 14 weist ein Eingangselement 13 zum Empfangen einer Kraft oder Leistung vom Motor 12 und ein mit mehreren Rädern (nicht dargestellt) verbundenes Abtriebselement 20 auf. Der Motor 12 kann als Motor mit Direkteinspritzung und Funkenzündung (SIDI), Dieselmotor oder als ein anderer Motor konfiguriert sein, in dem eine verbrennbare Hochdruckkraftstoffmenge verwendet wird und dessen Funktionsweise Fachleuten bekannt ist.
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Das Fahrzeug 10 weist eine Niederdruckkraftstoffquelle, einen Tank 15 auf, der eine Menge von verbrennbarem Niederdruckkraftstoff 19L enthält, wobei der Buchstabe „L“ in den verschiedenen Figuren einen relativ niedrigen Druck darstellt. Eine Förderpumpe 22, die in 1 ebenfalls durch „L“ bezeichnet ist, um den niedrigen Druck darzustellen, ist im Tank 15 angeordnet und betreibbar, um den Kraftstoff 19L auf etwa 4 bis 6 bar unter Druck zu setzen, oder auf einen beliebigen anderen Druckwert, der ausreichend ist, um den Kraftstoff 19L vom Tank 15 zu einer Hochdruck(HD)kraftstoffpumpeneinheit 24 zu bewegen, wobei der Buchstabe „H“ in den verschiedenen Figuren verwendet wird, um einen hohen Druck darzustellen. Eine Niederdruckkraftstoffleitung 11 L, z.B. eine Schlauchleitung, eine Rohrleitung oder eine ähnliche Fluidleitung, ist zwischen der Förderpumpe 22 und der HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24 verbunden, um zu ermöglichen, dass der Kraftstoff 19L dazwischen durchläuft oder strömt.
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Die HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24 ist betreibbar, um den Kraftstoff 19L gemäß einer Ausführungsform mindestens auf etwa 150 bis 200 bar schnell unter Druck zu setzen, obwohl innerhalb des Umfangs der Erfindung niedrigere Drücke verwendbar sind, und um den unter Druck gesetzten Kraftstoff 19H über eine Hochdruckkraftstoffleitung 11H einer Kraftstoffverteilerleiste 16 und schließlich einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung zuzuführen, z.B. mehreren Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 16A. Der unter Druck gesetzte Kraftstoff 19H wird über die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 16A in verschiedene Brennkammern (nicht dargestellt) des Motors 12 direkt eingespritzt, wobei die Kraftstoffverteilerleiste 16 mindestens einen damit funktional verbundenen Drucksensor 18 aufweist, der dafür konfiguriert ist, einen Kraftstoffdruck an oder in der Nähe der Kraftstoffverteilerleiste 16 zu erfassen. Eine elektronische Steuereinheit oder ein Controller (in der 1 nicht dargestellt) steht in elektronischer Kommunikation mit dem Motor 12, der Kraftstoffverteilerleiste 16, der Förderpumpe 22 und der HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24 und ermöglicht die Steuerung und/oder Synchronisation der verschiedenen hierin beschriebenen Kraftstoffzufuhrkomponenten.
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2 zeigt zum Darstellen von Grundlagen oder für Erläuterungszwecke eine Querschnittansicht einer herkömmlichen HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24A. 2 zeigt eine HD-Kraftstoffpumpeneinheit einer rücklauffreien Konstruktion mit aufgrund eines Unterdrucksetzungshubs erzeugten Rückstrom- oder Rückflusspulsationen, wobei die Beseitigung, Minimierung oder Isolation dieser Pulsationen eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darstellen. Insofern dies nicht anders spezifiziert ist, werden die verschiedenen nummerierten Komponenten der HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24A auch in der erfindungsgemäßen HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24A verwendet, wie später nachstehend unter Bezug auf die 3, 4 und 4A beschrieben wird.
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Die HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24A weist eine elektromechanische Solenoidvorrichtung oder einen Solenoid 56 auf, der mit dem Controller 17 funktional verbunden und durch den Controller selektiv steuerbar ist. Der Solenoid 56 ist eine normalerweise offene Vorrichtung, obgleich innerhalb des Umfangs der Erfindung auch ein normalerweise geschlossener Solenoid oder eine andere steuerbare elektromechanische Vorrichtung verwendbar ist. Die HD-Pumpeneinheit 24A ist daher betreibbar, um eine Menge eines unter Druck gesetzten Kraftstoffs 19H nur dann in eine entsprechende Kraftstoffverteilerleiste und Einspritzeinrichtung 16 und 16A abzugeben (vergl. 1), wenn das Einlassventil 72 geschlossen bleibt.
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Die HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24A weist einen Zylinder oder eine Pumpenbuchse 50 mit einer Bewegungshauptachse 55 auf. Die HD-Pumpeneinheit 24A weist ferner einen Kolben oder Plunger 48, eine Plungerstange 46, einen Nockenstößel 44 und verschiedene Fluidverbindungskanäle auf, wie nachstehend beschrieben wird. Die HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24A ist in den verschiedenen Figuren zur Verdeutlichung schematisch dargestellt, so dass die hierin beschriebenen Fluidverbindungskanäle bezüglich der Pumpenbuchse 50 nach Erfordernis derart dimensioniert und/oder geführt sein können, dass der verfügbare Materialraum innerhalb der HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24A am effizientesten ausgenutzt wird.
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Die Pumpenbuchse 50 kann aus einem hochfesten Material, wie beispielsweise aus rostfreiem Stahl oder einem anderen geeigneten Metall oder einer Legierung, hergestellt sein und weist eine durchgehende zylindrische Innenwand 59 auf, die mindestens teilweise eine obere Kammer 51A definiert. Der Plunger 48 hat eine zylindrische Form und ist innerhalb der zylindrischen Innenwand 59 der Pumpenbuchse 50 angeordnet. Der Plunger 48 gleitet oder bewegt sich in Antwort auf eine durch eine Motorkomponente, z.B. einen Nockenabschnitt 42, ausgeübte Kraft in Richtung eines Pfeils A, wobei die Bewegung in Richtung des Pfeils A einen Unterdrucksetzungshub oder „Aufwärtshub“ der HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24A beschreibt. Eine Bewegung in Richtung eines Pfeils B wird durch eine Rückstellfeder 89 veranlasst, die zwischen einem unteren Abschnitt 31 der Pumpenbuchse 50 und einem Boden 74 des Nockenstößels 44 angeordnet ist, wie hierin später beschrieben wird. Die Abdichtung des Plungers 48 innerhalb der Pumpenbuchse 50 basiert auf einem Präzisionssitz, d.h. mit einer Toleranz von 2 - 3 µm, so dass für diesen Zweck keine zusätzlichen Dichtungen erforderlich sind.
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Der Plunger 48 kann mit der Plungerstange 46, die innerhalb einer im unteren Abschnitt 31 der Pumpenbuchse 50 ausgebildeten Öffnung 63 konzentrisch angeordnet ist und sich durch die Öffnung erstreckt, funktional verbunden oder integral damit ausgebildet sein. Eine Dichtung 60, z.B. ein O-Ring oder eine andere geeignete Fluiddichtung, ist vorgesehen, um eine Fluidumgehung über die Öffnung 63 zu verhindern. Die HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24A ist als rücklauffreie Pumpe konfiguriert, wie vorstehend beschrieben wurde, und kann entweder als einfach wirkende Pumpe oder als doppeltwirkende Pumpe konfiguriert sein, wobei die Version der doppeltwirkenden Pumpe in Phantomansicht dargestellt ist.
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Die Plungerstange 46 ist mit dem Nockenstößel 44 funktional verbunden oder steht damit in ununterbrochenem Kontakt oder Eingriff. Eine Scheibe, eine Trommel oder eine Rolle 44A ist unter Verwendung eines Verbindungsbolzens oder einer Verbindungsstange 61 mit dem Nockenstößel 44 funktional verbunden. Der Nockenstößel 44 besteht aus einem allgemein zylinderförmigen Element aus Metall oder einem anderen ausreichend rauen Material, das in ununterbrochenem Rollkontakt mit einer Außenfläche 42A eines Nockenabschnitts 42 steht. Der Nockenabschnitt 42 weist einen oberen Hohlraum 77A auf, der gegenüberliegend einem unteren Hohlraum 77B angeordnet ist, wobei dazwischen ein Boden 74 zum Trennen der beiden Hohlräume 77A, 77B angeordnet ist. Der Plunger 48 ist mindestens teilweise innerhalb des oberen Hohlraums 77A angeordnet, wobei die Rolle 44A mindestens teilweise innerhalb des unteren Hohlraums 77B angeordnet ist.
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Der Nockenabschnitt 42 kann eine Konfiguration mit 1, 2, 3 oder 4 Vorsprüngen haben, wobei jeder Vorsprung entweder symmetrisch oder asymmetrisch konfiguriert ist, um einen gewünschten Hub des Plungers 48 zu erhalten. Wie in den 2, 3 und 4 dargestellt ist, weist ein typischer Nockenabschnitt mit drei Vorsprüngen drei gleiche Seiten auf, die jeweils eine im Wesentlichen flache Oberfläche 42A mit niedrigem Reibungskoeffizienten aufweisen. Der Nockenabschnitt 42 ist in Antwort auf eine Drehbewegung einer sich durch ihn erstreckenden Welle 69 in Richtung eines Pfeils C drehbar. Die Welle 69 kann durch eine (nicht dargestellt) Ventiltrieb-Nockenwelle des Motors 12 (vergl. 1) oder alternativ durch einen separaten kettengetriebenen „Wellenstumpf“ in der Senke eines V-Motors angetrieben werden.
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Die HD-Pumpeneinheit 24A steht über eine Niederdruckkraftstoffleitung 11L in Fluidverbindung mit dem Tank 15 (vergl. 1). Niederdruckkraftstoff 19L, der über die Niederdruckkraftstoffleitung 11L zugeführt wird, wird über einen Einlasskanal 61, ein Einlasssteuerventil 72 und einen Einlassport 80 in die Pumpenbuchse 50 zugeführt. Ähnlicherweise ist ein Auslassport 81 der Pumpenbuchse 50 vorgesehen, um zu ermöglichen, dass unter Druck gesetzter Kraftstoff 19H über ein Auslassventil 71 aus der oberen Kammer 51A entweichen kann. Das Auslassventil 71 ist in Antwort auf einen niedrigen Differenzdruck über das Auslassventil 71 von beispielsweise 2 - 3 bar betätigbar oder öffenbar.
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Durch das Auslassventil 71 strömender unter Druck gesetzter Kraftstoff 19H tritt in die Hochdruckkraftstoffleitung 11H ein, die mit der Kraftstoffverteilerleiste 16 in Fluidverbindung steht, und wird schließlich den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 16A zugeführt (vergl. 1). Ein separater Druckentlastungskanal 58 steht mit der Hochdruckkraftstoffleitung 11H und einer Auslassseite des Auslassventils 71 in Fluidverbindung, wobei ein Überdruckventil 70 im Druckentlastungskanal 58 angeordnet ist. Das Überdruckventil 70 ist dafür konfiguriert, in Antwort auf einen relativ hohen Druck von etwa 200 bis 225 bei einer Ausführungsform betätigt oder geöffnet zu werden, obwohl innerhalb des Umfangs der Erfindung nach Wunsch auch niedrigere oder höhere Drücke verwendbar sind. Durch das Überdruckventil 70 wird daher eine Hochdruck-Rücklaufschleife bereitgestellt, die dazu geeignet ist, einen Teil des unter Druck gesetzten Kraftstoffs 19H über das offene Einlassventil 72 in Richtung des Pfeils D zur Niederdruckkraftstoffleitung 11L zurückzuführen, wie später beschrieben wird.
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Eine doppeltwirkende Konfiguration ist in 2 in Phantomansicht dargestellt, wobei ein Übertragungskanal 61B in Fluidverbindung mit der Niederdruckkraftstoffleitung 11 L und einer unteren Kammer 51B angeordnet sein kann, wobei die untere Kammer 51B durch die zylindrische Wand 59 und eine Unterseite 48A des Plungers 48 definiert ist. Unabhängig davon, ob ein einfach wirkende oder eine doppeltwirkende Konfiguration verwendet wird, arbeitet die HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24A als „bedarfsgesteuerte“ Pumpe, wie vorstehend beschrieben wurde. Sowohl bei der einfach wirkenden als auch bei der doppeltwirkenden Konfiguration der HD-Pumpeneinheit 24A wird nur eine Kraftstoffzufuhrleitung, d.h. die Niederdruckkraftstoffleitung 11L, zum Zuführen des Kraftstoffs 19L vom Tank 15 (vergl. 1) zur HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24A bereitgestellt.
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Weil die HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24A keine separate Rücklaufleitung zum Tank 15 (vergl. 1) verwendet, wie vorstehend erwähnt wurde, kann in bestimmten Zeiten, in denen das Einlassventil 72 offen bleibt, eine gewisse Menge Kraftstoff 19H durch das Einlassventil 72 zum Tank 15 (vergl. 1) hin verdrängt werden. Diese Verdrängung des Kraftstoffs 19H kann möglicherweise veranlassen, dass wahrnehmbare Rückflusspulsationen, wie durch einen Pfeil E dargestellt ist, sich aus der Pumpenbuchse 50 der HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24A heraus zum Tank 15 hin ausbreiten.
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Gemäß weiterem Bezug auf 2 wird, wenn ein an der Kraftstoffverteilerleiste 16 (vergl. 1) gemessener Druck unter einen Schwellenwert absinkt, was durch einen oder mehrere der Drucksensoren 18 (vergl. 1) messbar oder bestimmbar ist, das Einlassventil 72 durch ein Signal vom Controller 17 geschlossen. Der Schließvorgang des Einlassventils 72 muss derart zeitgesteuert sein, dass er irgendwo entlang des Unterdrucksetzungshubs des Plungers 48 auftritt, d.h. während einer Bewegung in Richtung des Pfeils A. Das Einlassventil 72 ist dafür geeignet oder konfiguriert, zu gewährleisten, dass, wenn der Solenoid 56 das Einlassventil 72 schließt, der schnell ansteigende Druck innerhalb der oberen Kammer 51A das Einlassventil 72 in einer geschlossenen Position hält. Das Einlassventil 72 kann sich anschließend nicht erneut öffnen, bis der Plunger 48 den oberen Totpunkt (TDC) seines Hubs erreicht. Zu diesem Zeitpunkt ist, weil der unter Druck gesetzte Kraftstoff 19H über das Auslassventil 71 ausgegeben worden ist, der in der oberen Kammer 51A verbleibende Restdruck minimal, so dass der Solenoid 56 das Einlassventil 72 anschließend wieder öffnen kann.
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Der Schließvorgang des Einlassventils 72 kann irgendwo von einer unteren Position, d.h. einem unteren Totpunkt (BDC), des Plungers bis zu irgendeinem Punkt entlang des Aufwärtshubwegs in Richtung des Pfeils A während eines Unterdrucksetzungshubs stattfinden. Der Schließpunkt des Einlassventils 72 ist auch als „Zufuhrwinkel“ oder „Nockenwinkel“ bekannt. Für die beispielsweise in 2 dargestellte Nocke mit drei Vorsprüngen tritt die maximale Zufuhr des Kraftstoffs 19H bei einem Zufuhrwinkel von 60° auf. An diesem Punkt schließt das Einlassventil 72, so dass der Kraftstoff 19H schließlich mit minimalem unverbrauchten oder „überflüssigem“ Kraftstoff in die Kraftstoffverteilerleiste 16 (vergl. 1) ausgegeben wird.
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Bei Zufuhrwinkeln von weniger als 60° wird der Druck innerhalb der oberen Kammer 51A jedoch sehr schnell aufgebaut. Beispielsweise kann der in der oberen Kammer 51A erzeugte Druck schnell, d.h. in weniger als 1 ms, auf 150 bar oder mehr ansteigen. Weil der Zufuhrwinkel während Perioden mit vermindertem Kraftstoffbedarf kleiner ist als 60°, können Einlasspulsationen (Pfeil E) nach und nach zunehmen. Derartige Druckpulsationen ergeben sich durch die erhöhte Menge von „überflüssigem“ oder unverbrauchtem unter Druck gesetzten Kraftstoff 19H von der Unterdrucksetzungsphase, die dann über das offene Einlassventil 72 zum Tank 15 (vergl. 1) hin zurückfließen muss. Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, diese Pulsationen (Pfeil E) zu minimieren.
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Gemäß 3 weist eine erfindungsgemäße HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24 eine Pumpenbuchse 50 und eine Achse 55 auf, wie vorstehend unter Bezug auf die HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24A von 2 beschrieben wurde. Die erfindungsgemäße HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24A ist eine doppeltwirkende, rücklauffreie Pumpe zum weiteren Minimieren und/oder Isolieren der Pulsationen (Pfeil E), und weist daher den Übertragungskanal 61B auf, der mit der Niederdruckkraftstoffleitung 11 L und den Kammern 51A, 51B in Fluidverbindung steht. Ein Rückschlagventil 75, d.h. ein Einwegeventil, das dafür konfiguriert ist, in Antwort auf einen vorgegebenen Schwellendruck betätigt oder geöffnet zu werden, weist einen Einlass 75A und einen Auslass 75B auf, der innerhalb der Niederdruckkraftstoffleitung 11L angeordnet ist, um zu verhindern, dass Pulsationen (Pfeil E) das Rückschlagventil 75 zum Tank 15 (vergl. 1) hin durchlaufen. Der Einlass 75A steht in Fluidverbindung mit der Niederdruckkraftstoffleitung 11L, und der Auslass 75B steht über den Einlasskanal 61A in Fluidverbindung mit der Pumpenbuchse 50.
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Auf diese Weise wird jeglicher „überflüssige“, unverbrauchte oder nicht unter Druck gesetzte Kraftstoff zwischen der oberen und der unteren Kammer 51A bzw. 51B intern ausgetauscht bzw. hin- und hergehend bewegt, wie durch den Pfeil F in 4 dargestellt ist, wodurch veranlasst wird, dass Pulsationen (Pfeil E) innerhalb der Pumpenbuche 50 isoliert bleiben und sich nicht zum Tank 15 (vergl. 1) hin ausbreiten. In der vorliegenden Ausführungsform wird durch das Überdruckventil 70 eine Hochdruckentlastung oder -umleitung bereitgestellt, wie vorstehend unter Bezug auf 2 beschrieben wurde, wobei ein Einlass 70A des Überdruckventils 70 mit einem Auslass 71B des Auslassventils 71 in Fluidverbindung steht. In der in 3 dargestellten Ausführungsform steht jedoch die Auslassseite 70B des Überdruckventils 70 mit der Niederdruckkraftstoffleitung 11 L und einer Einlassseite 75A des Rückschlagventils 75 in Fluidverbindung. Das Überdruckventil 70 ist dafür konfiguriert, nur in Antwort auf eine Druckspitze oder eine Druckpulsation zu öffnen, die einen Schwellenwert überschreitet, der bei einer Ausführungsform etwa 200 bis 225 bar beträgt, obwohl für Fachleute ersichtlich ist, dass das Überdruckventil 70 derart konfiguriert sein kann, dass es in Antwort auf eine beliebige gewünschte Pulsationsamplitude öffnet. Eine derartige kurzzeitige Druckspitze kann durch eine geeignet ausgewählte Länge (x) des Entlastungskanals 58 an der Auslassseite 70B ausreichend gedämpft werden.
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Gemäß 4 weist eine alternative HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24B eine Hydraulikdruck-„Schwingungsdämpfer“-Einrichtung 90 auf, die mit der HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24A (vergl. 2) in Fluidverbindung steht, wobei die Schwingungsdämpfereinrichtung 90 mindestens teilweise extern von der HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24A angeordnet ist und mit der Niederdruckkraftstoffleitung 11 L in Fluidverbindung steht. Die Schwingungsdämpfereinrichtung 90 weist eine Einlassseite 90A und eine Auslassseite 90B auf, wobei die Auslassseite 90B mit dem Einlasskanal 61A in Fluidverbindung steht. Durch die externe Anordnung bezüglich der Pumpenbuchse 50 kann eine Ersatzteil- oder Zubehörmarktverwendung mit einem bereits installierten Pumpsystem, z.B. der HD-Kraftstoffpumpeneinheit 24A, erleichtert werden, ohne dass eine möglicherweise teure und schwierige Umkonfiguration oder Umrüstung der Pumpenbuchse 50 für den Ersatzteilmarkt erforderlich ist.
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Die Schwingungsdämpfereinrichtung 90 weist ein in einem oberen Fluidkanal 91 angeordnetes Rückschlagventil 75, wie vorstehend beschrieben wurde, und ein in einem unteren Fluidkanal 92 angeordnetes Hochdruck-Überdruckventil 78 auf, wobei die Fluidkanäle 91 und 92 parallel angeordnet sind, wie in 4 dargestellt ist. Das Überdruckventil 78 ist dafür konfiguriert, in Antwort auf einen auf die Einlassseite 90A ausgeübten relativ hohen Druck von etwa 100 bar betätigt zu werden oder zu öffnen. Auf diese Weise werden Pulsationen (Pfeil E) „unterdrückt“ oder innerhalb der Pumpenbuchse 50 zurückgehalten, wodurch verhindert wird, dass sie sich über die Niederdruckkraftstoffleitung 11L zurück zum Tank 15 (vergl. 1) hin ausbreiten.
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Gemäß 4A weist eine alternative Hydraulik-Schwingungsdämpfereinrichtung 190 an Stelle des Hochdruck-Überdruckventils 78 von 4 eine im Fluidkanal 92 angeordnete Steueröffnung 79 auf. Der Fluidkanal 92 kann getrennt vom Rückschlagventil 75 angeordnet oder mit dem Rückschlagventil 75 integral ausgebildet sein, z.B. innerhalb eines Ventilsitzabschnitts (nicht dargestellt) des Rückschlagventils 75, um eine kalibrierte oder gesteuerte Leckrate bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform hat die Steueröffnung 79 einen Durchmesser „d“ von etwa 0,4 bis 0,6 mm, der Durchmesser ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern innerhalb des Umfangs der Erfindung sind auch andere Öffnungsgrößen verwendbar. Der Durchmesser (d) oder die dadurch erhaltene äquivalente Durchflussfläche kann derart ausgewählt werden, dass Pulsationen (Pfeil E in 4) mit einer bestimmten Amplitude die Steueröffnung 79 durchlaufen, während jegliche Pulsationen, die einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten, effektiv blockiert werden.
