DE102011081858A1 - Anordnung zur Steuerung der Fördermenge einer hydraulischen Pumpe sowie Hochdruckpumpe - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung der Fördermenge einer hydraulischen Pumpe, insbesondere einer Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff, umfassend ein als Rückschlagventil ausgebildetes Saugventil (1) mit einem axial beweglichen Ventilglied (2), das in Richtung eines in einer Ventilplatte (3) ausgebildeten Ventilsitzes (4) über die Federkraft einer Ventilfeder (5) axial vorgespannt ist. Erfindungsgemäß ist die Ventilfeder (5) einerseits an dem Ventilglied (2) und andererseits an einem hubbeweglichen Stellelement (6) eines Stellers (7) abgestützt, so dass über eine Hubbewegung des Stellelementes (6) der Federweg der Ventilfeder (5) vergrößer- oder verkleinerbar ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Hochdruckpumpe mit einer solchen Anordnung.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung der Fördermenge einer hydraulischen Pumpe, insbesondere einer Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff, wie beispielsweise einer Common-Rail-Pumpe, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Hochdruckpumpe mit einer solchen Anordnung.
- Stand der Technik
- In heutigen Kraftstoffeinspritzsystemen bzw. in den hierin eingesetzten Hochdruckpumpen werden Zumesseinheiten zur Steuerung der Fördermenge verwendet. Zumesseinheiten sind elektromagnetisch gesteuerte Drosselventile, die zur Fördermengenbegrenzung im Zulaufbereich einer Hochdruckpumpe stromauf eines Saugventils angeordnet werden. Das Saugventil ist regelmäßig als Rückschlagventil ausgebildet, welches im Förderbetrieb geschlossen ist, um aus der Hubbewegung eines Pumpenkolbens einen Fördereffekt zu erzielen.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fördermengensteuerung einer hydraulischen Pumpe einfacher und damit kostengünstiger zu gestalten.
- Zur Lösung der Aufgabe wird eine Anordnung zur Fördermengensteuerung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Darüber hinaus wird eine Hochdruckpumpe mit einer solchen Anordnung vorgeschlagen.
- Offenbarung der Erfindung
- Die vorgeschlagene Anordnung zur Steuerung der Fördermenge einer hydraulischen Pumpe, insbesondere einer Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff, umfasst ein als Rückschlagventil ausgebildetes Saugventil mit einem axial beweglichen Ventilglied, das in Richtung eines in einer Ventilplatte ausgebildeten Ventilsitzes über die Federkraft einer Ventilfeder axial vorgespannt ist. Erfindungsgemäß ist die Ventilfeder einerseits an dem Ventilglied und andererseits an einem hubbeweglichen Stellelement eines Stellers abgestützt, so dass über eine Hubbewegung des Stellelementes der Federweg der Ventilfeder vergrößer- oder verkleinerbar ist. Eine Veränderung des Federweges bewirkt eine Veränderung der Kraft, mittels welcher das Ventilglied gegenüber dem Ventilsitz axial vorgespannt ist. Die Vorspannkraft wiederum bestimmt den Öffnungsdruck des Saugventils, das heißt den zum Öffnen des Ventils erforderlichen hydraulischen Druck. Über den Öffnungsdruck werden wiederum das Drosselverhalten des Saugventils und damit die Fördermenge gesteuert. Eine dem Saugventil vorgeschaltete Zumesseinheit kann somit entfallen. Anstelle der Zumesseinheit wird ein Steller mit einem hubbeweglichen Stellelement in den Zulaufbereich der Pumpe integriert, welcher – wie die nachfolgenden Ausführungsbeispiele zeigen – einfach aufgebaut und damit kostengünstig herstellbar sein kann.
- Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst somit ein als Rückschlagventil ausgebildetes Saugventil und einen ein hubbewegliches Stellelement aufweisenden Steller, wobei über die Hubbewegung des Stellelementes der Öffnungsdruck des Saugventils variabel einstellbar ist. Gegenüber einem direkt gesteuerten Saugventil, das oftmals aufgrund sehr viel größerer Massen das Problem besitzt, bei hohen Drehzahlen nicht ausreichend schnell schalten zu können, weist die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil auf, dass das eigentliche Saugventil relativ klein ausgeführt werden kann. Dies hat geringere Massen zur Folge, so dass bei hohen Drehzahlen eine ausreichend hohe Schaltfrequenz sicherstellt ist. Die eigentliche Vorrichtung schwingt zudem nicht mit.
- Die Einstellbarkeit des Öffnungsdrucks ermöglicht beispielsweise eine Anhebung des Öffnungsdrucks, um die Sensitivität des Saugventils zu reduzieren, so dass sich auch Kleinstmengen von etwa weniger als 2 l/h problemfrei darstellen lassen. Dies trägt zu einer verlustarmen Leerlaufregelung bei Verzicht auf ein Druckregelventil am Rail bei.
- Im Unterschied zu einer Anordnung, welche zur Steuerung der Fördermenge eine Maximalhubbegrenzung des Ventilgliedes des Saugventils, beispielsweise über einen variablen Anschlag, einsetzt, erfordert die vorliegende Anordnung keine Hubbegrenzung und demzufolge kein Anschlagen des Ventilgliedes, so dass die üblicherweise mit dem Anschlagen einhergehenden Festigkeits- und/oder Geräuschprobleme vermieden werden.
- Ferner besitzt die vorgeschlagene Anordnung eine Nullförderfähigkeit, d.h., dass im Unterschied zu einer meist als Kolben-Schieber-Ventil ausgebildeten und damit leckagebehafteten Zumesseinheit die Fördermenge tatsächlich auf null eingestellt werden kann. Es bedarf demnach keiner zusätzlichen Maßnahmen, um eine Leckagemenge abzuführen, wie beispielsweise durch die Anordnung einer Nullförderdrossel. Dadurch kann das System weiter vereinfacht werden.
- Vorzugsweise ist der Steller elektromotorisch, elektromagnetisch, elektromechanisch und/oder hydraulisch betätigbar. Da, beispielsweise im Vergleich mit einem elektromagnetisch gesteuerten Saugventil, vorliegend die hydraulischen Kräfte gering sind, kann ein sehr einfacher und zudem kostengünstiger Steller zum Einsatz gelangen.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Steller einen Stellmotor und/oder ein Schneckengetriebe. Die Kombination Stellmotor mit Schneckengetriebe ermöglicht die Realisierung eines sehr einfachen und kostengünstigen Stellers. Das Schneckengetriebe ist vorzugsweise selbsthemmend ausgeführt. Das heißt, dass die Gewindesteigung des Schneckengetriebes vorzugsweise derart gewählt ist, dass neben den Stellkräften keine Haltekräfte benötigt werden. Energie wird demnach lediglich zur Verstellung des Stellelementes, d.h. in der aktiven Stellphase, benötigt, so dass der Energieaufwand auf ein Minimum reduziert werden kann.
- Die zur Lösung der Aufgabe ferner vorgeschlagene Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine erfindungsgemäße Anordnung zur Steuerung der Fördermenge umfasst. Eine dem Saugventil vorgeschaltete separate Zumesseinheit ist somit entbehrlich. Eine solche Hochdruckpumpe ist einfach und kostengünstig herstellbar.
- Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
-
1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung, -
2 eine schematische Ansicht eines Stellers einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung und -
3 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Öffnungsdrucks des Saugventils vom Hub des Stellelementes. - Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
- Das in der
1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Steuerung der Fördermenge einer hydraulischen Pumpe umfasst ein Saugventil1 und einen elektromotorischen Steller7 . Das Saugventil1 weist ein bolzenförmiges hubbewegliches Ventilglied2 mit einer sich konisch erweiternden Dichtfläche11 auf, welche mit einem ebenfalls konisch ausgebildeten Ventilsitz4 in einer Ventilplatte3 zusammenwirkt. Das bolzenförmige Ventilglied2 , das eine Bohrung12 der Ventilplatte3 durchsetzt, ist zudem mittels einer Ventilfeder5 in Richtung des Ventilsitzes4 axial vorgespannt. Die Ventilfeder5 ist hierzu mit einem ersten Ende am Ventilglied2 abgestützt. Das weitere Ende der Ventilfeder5 liegt an einem hubbeweglichen Stellelement6 an, so dass der Federweg der Ventilfeder5 und damit die Vorspannkraft, mittels welcher das Ventilglied2 in Richtung des Ventilsitzes4 axial vorgespannt ist, veränderbar ist. - Über eine Hubbewegung des Stellelementes
6 ist der Abstand a zwischen den beiden Stützflächen der Ventilfeder5 veränderbar. Der zur Verfügung stehende Federweg kann demnach durch die Hubbewegung des Stellelementes6 vergrößert oder verkleinert werden. Der Federweg hängt zudem von der Blocklänge der Ventilfeder5 ab, welche vorliegend als Schraubendruckfeder ausgebildet ist. - Die Hubbewegung des Stellelementes
6 wird vorzugsweise durch einen Stellmotor8 bewirkt, der Bestandteil des Stellers7 ist. Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Stellers7 ist in der2 dargestellt. - Der schematisch in der
2 dargestellte Steller7 umfasst einen Stellmotor8 und ein Schneckengetriebe9 . Ein solcher Steller7 ist einfach aufgebaut und damit kostengünstig. Vorteilhafterweise ist die Gewindesteigung des Schneckengetriebes9 derart gewählt, dass es selbsthemmend ist. Das heißt, dass keine Haltekräfte benötigt werden und der Stellmotor8 nur zur Verstellung des Stellelementes6 zum Einsatz gelangt. Das heißt, dass dem Stellmotor8 nur während der Stellphase Energie zugeführt werden muss. - Die Abhängigkeit des Öffnungsdrucks des Saugventils
1 vom Hub des Stellelementes6 geht aus dem Diagramm der3 hervor. Mit zunehmendem Hub h des Stellelementes6 steigt auch der Öffnungsdruck pö des Saugventils1 an. Der Arbeitsbereich10 der erfindungsgemäßen Anordnung zeichnet sich durch einen konstanten Anstieg der Kurve aus.
Claims (4)
- Anordnung zur Steuerung der Fördermenge einer hydraulischen Pumpe, insbesondere einer Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff, umfassend ein als Rückschlagventil ausgebildetes Saugventil (
1 ) mit einem axial beweglichen Ventilglied (2 ), das in Richtung eines in einer Ventilplatte (3 ) ausgebildeten Ventilsitzes (4 ) über die Federkraft einer Ventilfeder (5 ) axial vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (5 ) einerseits an dem Ventilglied (2 ) und andererseits an einem hubbeweglichen Stellelement (6 ) eines Stellers (7 ) abgestützt ist, so dass über eine Hubbewegung des Stellelementes (6 ) der Federweg der Ventilfeder (5 ) vergrößer- oder verkleinerbar ist. - Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steller (
7 ) elektromotorisch, elektromagnetisch, elektromechanisch und/oder hydraulisch betätigbar ist. - Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steller (
7 ) einen Stellmotor (8 ) und/oder ein Schneckengetriebe (9 ) umfasst, wobei das Schneckengetriebe (9 ) vorzugsweise eine Selbsthemmung bewirkende Gewindesteigung aufweist. - Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff, insbesondere Common-Rail-Hochdruckpumpe, mit einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102011081858A Withdrawn DE102011081858A1 (de) | 2011-08-31 | 2011-08-31 | Anordnung zur Steuerung der Fördermenge einer hydraulischen Pumpe sowie Hochdruckpumpe |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013211196A1 (de) | 2013-06-14 | 2014-12-18 | Robert Bosch Gmbh | Ventilanordnung zur Steuerung der Fördermenge einer Hochdruckpumpe sowie Hochdruckpumpe |
WO2016015912A1 (de) * | 2014-07-29 | 2016-02-04 | Robert Bosch Gmbh | Hochdruckpumpe |
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2011
- 2011-08-31 DE DE102011081858A patent/DE102011081858A1/de not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102013211196A1 (de) | 2013-06-14 | 2014-12-18 | Robert Bosch Gmbh | Ventilanordnung zur Steuerung der Fördermenge einer Hochdruckpumpe sowie Hochdruckpumpe |
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