-
Die Erfindung betrifft eine Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe. Diese Kraftstofffördereinrichtung findet beispielsweise Anwendung bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen mit einem kryogenen Kraftstoff-Antrieb, insbesondere mit Erdgas.
-
Stand der Technik
-
In der nicht vorveröffentlichten Schrift
DE 10 2017 219 784 A1 ist eine Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe beschrieben. Die Kraftstofffördereinrichtung umfasst eine Vorförderpumpe und eine Hochdruckpumpe. Weiterhin weist die Hochdruckpumpe einen Pumpenkopf auf, in dem ein Kompressionsraum ausgebildet ist, welcher durch einen hin- und herbeweglichen Kolben begrenzt wird. Darüber hinaus ist in die Hochdruckpumpe ein Kaltfahrventil integriert, über welches der Kompressionsraum und/oder ein Niederdruckraum der Hochdruckpumpe mit einem Tank verbindbar ist bzw. sind.
-
Wird die Hochdruckpumpe nach einer Betriebspause wieder in Betrieb genommen, weist diese typischerweise Umgebungstemperatur auf. Der kryogene Kraftstoff aus dem Tank weist jedoch eine Speichertemperatur von beispielsweise -160°C auf, so dass dieser bei einer Förderung des kryogenen Kraftstoffs in den Pumpenkopf der Hochdruckpumpe sofort verdampft. Daher ist in der Hochdruckpumpe der
DE 10 2017 219 784 ein Kaltfahrventil integriert, wodurch der Kompressionsraum und/oder der Niederdruckraum mit dem Tank verbindbar ist, so dass der Pumpenkopf der Hochdruckpumpe mit kryogenem Kraftstoff vor Inbetriebnahme gespült wird, um diesen für den Betrieb zu kühlen.
-
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Kühlverfahren anzugeben.
-
Vorteile der Erfindung
-
Die erfindungsgemäße Kraftstofffördereinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass durch Aufteilung des Kaltfahrventils in ein Hauptventil und ein das Hauptventil ansteuerndes Ansteuerventil eine effiziente Anordnung des Kaltfahrventils in der Hochdruckförderpumpe erfolgt und so der Wirkungsgrad der Kraftstofffördereinrichtung gesteigert wird.
-
Dazu weist die Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe einen Tank, eine Hochdruckförderpumpe und eine Zulaufleitung auf, über welche Zulaufleitung der Hochdruckförderpumpe kryogener Kraftstoff aus dem Tank zuführbar ist. In der Hochdruckförderpumpe ist ein Kompressionsraum ausgebildet, der mit einer Steuerleitung verbindbar ist. Weiterhin ist in der Steuerleitung ein Kaltfahrventil angeordnet, welches Kaltfahrventil ein Hauptventil und ein Ansteuerventil umfasst. Das Hauptventil ist durch das Ansteuerventil steuerbar, wodurch die Verbindung zwischen dem Kompressionsraum und der Steuerleitung geöffnet oder geschlossen werden kann.
-
Durch Aufteilung des Kaltfahrventils in ein Hauptventil und ein das Hauptventil ansteuerndes Ansteuerventil kann das jeweilige Ventil entsprechend an die Einbauposition in der Hochdruckförderpumpe und den dortigen Gegebenheiten angepasst werden. Weiterhin wird so das Totvolumen, welches zusätzlich durch ein direkt am Kompressionsraum angeschlossenes Kaltfahrventil entsteht, minimiert und eine optimale Funktionsweise der Hochdruckförderpumpe erzielt.
-
In einer ersten vorteilhaften Ausbildung ist es vorgesehen, dass das Ansteuerventil als 2/2 Wege-Ventil ausgebildet ist. So kann auf bauraumsparende Weise das Ansteuerventil in die Hochdruckförderpumpe integriert werden.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass das Hauptventil ein Hülsenelement und ein längsbewegliches Ventilelement aufweist, wobei das Ventilelement von dem Hülsenelement zumindest teilweise umgeben und darin aufgenommen ist und das Ventilelement und das Hülsenelement einen inneren Ringraum begrenzen. Vorteilhafterweise ragt das Ventilelement mit einem pilzförmigen Ende in den Kompressionsraum hinein, wobei dieses pilzförmige Ende mit einem an dem Hülsenelement ausgebildeten Dichtsitz zusammenwirkt und so eine Verbindung zwischen dem inneren Ringraum und dem Kompressionsraum geöffnet oder geschlossen werden kann.
-
In vorteilhafter Weiterbildung umfasst das Hülsenelement eine Querbohrung, durch welche Querbohrung der innere Ringraum mit einem äußeren Ringraum verbunden ist, wobei der äußere Ringraum durch das Hauptventil und dem Pumpengehäuse begrenzt und in der Steuerleitung ausgebildet ist. Vorteilhafterweise ist die Steuerleitung mit einer Rücklaufleitung verbunden, wobei die Rücklaufleitung in den äußeren Ringraum mündet und so kryogener Kraftstoff aus dem äußeren Ringraum über die Rücklaufleitung in den Tank abführbar ist. So kann kryogener Kraftstoff aus dem inneren Ringraum über die Rücklaufleitung in den Tank abgeführt werden.
-
In vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass in einem Verbindungskanal zwischen der Rücklaufleitung und der Steuerleitung ein weiteres Ansteuerventil angeordnet ist, welches weitere Ansteuerventil mit dem in der Steuerleitung angeordneten Ansteuerventil wirkverbunden ist. Vorteilhafterweise ist das weitere Ansteuerventil als 2/2 Wege-Ventil ausgebildet. Weiterhin vorteilhaft können das Ansteuerventil und das weitere Ansteuerventil auch als einteiliges 3/2 Wege-Ventil ausgebildet sein. So können die Ansteuerventile platzsparend in der Steuerleitung der Hochdruckförderpumpe angeordnet werden.
-
In vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass das Ventilelement in einer Ausnehmung des Steuerkolbens zumindest teilweise aufgenommen ist und sich an dem Steuerkolben eine Ventilfeder abstützt, welche Ventilfeder das Ventilelement mit einer Kraft in Richtung des Dichtsitzes beaufschlagt. Dadurch kann eine Verbindung zwischen dem inneren Ringraum und dem Kompressionsraum geöffnet oder geschlossen werden.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vogesehen, dass das Ventilelement einen Absatz aufweist, an dem sich eine Ventilfeder abstützt, welche Ventilfeder das Ventilelement mit einer Kraft in Richtung des Dichtsitzes beaufschlagt. So kann eine Verbindung zwischen dem inneren Ringraum und dem Kompressionsraum geöffnet oder geschlossen werden.
-
In vorteilhafter Weiterbildung ist in der Steuerleitung ein längsbeweglicher Steuerkolben angeordnet, welcher Steuerkolben mittels einer Kolbenfeder gegen das Ventilelement gedrückt wird und so mit dem Ventilelement wirkverbunden ist. So kann das Ventilelement bei einer Längsbewegung des Steuerkolbens von diesem mitgenommen werden.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass der Steuerkolben in einem Steuerraum angeordnet ist, welcher Steuerraum durch eine in dem Hülsenelement ausgebildete Längsbohrung mit der Querbohrung verbunden ist. So ist der Steuerraum mit der Rücklaufleitung und damit mit dem Tank verbindbar.
-
In vorteilhafter Ausbildung ist der Steuerraum durch den Steuerkolben in einen ersten Steuerteilraum und einen zweiten Steuerteilraum aufgeteilt, wobei der erste Steuerteilraum und der zweite Steuerteilraum durch eine in dem Steuerkolben ausgebildete Drossel hydraulisch miteinander verbindbar sind. Vorteilhafterweise ist zwischen dem Steuerkolben und dem Pumpengehäuse ein Ringspalt ausgebildet, durch welchen Ringspalt Kraftstoff-Leckage von dem ersten Steuerteilraum in den zweiten Steuerteilraum strömt, wobei die Kraftstoff-Leckage bei geöffnetem Dichtsitz durch eine axiale Dichtung zwischen dem Steuerkolben und einem Schraubenelement unterbrochen ist.
-
In vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass in dem Tank eine Vorförderpumpe angeordnet ist, welche Kraftstoff aus dem Tank über die Zulaufleitung in den Kompressionsraum der Hochdruckförderpumpe fördert. Dies ermöglicht eine variable Anordnung der Hochdruckförderpumpe, so dass diese beispielsweise relativ nahe zum Tank, oder aber relativ nahe zu einer Brennkraftmaschine angeordnet werden kann.
-
Figurenliste
-
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung dargestellt, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Es zeigt in
- 1 eine Kraftstofffördereinrichtung im Längsschnitt,
- 2a ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung im Bereich des Pumpenkopfs im Längsschnitt,
- 2b ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung im Bereich des Pumpenkopfs im Längsschnitt,
- 3a ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung im Bereich des Pumpenkopfs im Längsschnitt,
- 3b ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung im Bereich des Pumpenkopfs im Längsschnitt.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
1 zeigt eine Kraftstofffördereinrichtung 100 für kryogenen Kraftstoff, beispielsweis Erdgas, im Längsschnitt. Die Kraftstofffördereinrichtung 100 umfasst eine Vorförderpumpe 1 und eine Hochdruckförderpumpe 2, wobei vorliegend die Vorförderpumpe 1 im Bodenbereich eines Tanks 8 zur Bevorratung eines kryogenen Kraftstoffs angeord net ist. Dort befindet sich eine Flüssigphase 13 des Kraftstoffs, die von einer Gasphase 11 des Kraftstoffs überdeckt wird.
-
Die Anordnung der Vorförderpumpe 1 im Tank 8 besitzt den Vorteil, dass zur Verbindung der Vorförderpumpe 1 mit der Hochdruckförderpumpe 2 lediglich eine Zulaufleitung 9 aus dem Tank 8 herausgeführt werden muss. Die Vorförderpumpe 1 kann insbesondere als Seitenkanal- oder Kreiselpumpe ausgeführt sein. Der Tank 8 dient der Speicherung des auf eine Temperatur von beispielsweise -110°C oder weniger herabgekühlten Kraftstoffs.
-
Die Hochdruckförderpumpe 2 weist ein Pumpengehäuse 32 mit einem Pumpenkopf 3 auf, wobei in dem Pumpengehäuse 32 eine stufenförmige Längsbohrung 46 ausgebildet ist. In der Längsbohrung 46 ist ein längsbeweglicher Pumpenkolben 5 angeordnet, welcher in der Längsbohrung 46 geführt ist und zusammen mit dem Pumpengehäuse 32 einen Leckagespalt 51 aufweist. Mit einem Ende 41 begrenzt der Pumpenkolben 5 einen Kompressionsraum 4, welcher mit einem Hochdruckkanal 14 mittels eines Auslassventils 15 verbindbar ist, wobei der Hochdruckkanal 14 mit einem Hochdruckspeicher 45 verbunden ist. Weiterhin ist der Kompressionsraum 4 mit einer Steuerleitung 60 verbindbar, in der ein Kaltfahrventil 6 angeordnet ist.
-
Weiterhin ist die Steuerleitung 60 mittels einer Rücklaufleitung 10 mit dem Tank 8 verbindbar.
-
Der Pumpenkolben 5 ist von einer Dichtung 21, hier als Kolbenringe ausgebildet, umgeben, wodurch der Kompressionsraum 4 zu dem Leckagespalt 51 hin abgedichtet ist. Die Leckage aus dem Leckagespalt 51 kann über einen Kanal 17 aus der Hochdruckförderpumpe 2 abgeführt werden.
-
Weiterhin ist in der Längsbohrung 46 ein Niederdruckraum 7 ausgebildet, welcher mit der Zulaufleitung 9 verbunden ist und von welchem Verbindungskanäle 47 in den Kompressionsraum 4 münden. In dem Niederdruckraum 7 ist ein längsbewegbares Saugventilelement 12 angeordnet, welches mit einem tellerförmigen Ende 48 in den Kompressionsraum 4 hineinragt. Das Saugventilelement 12 wirkt zum Öffnen und Schließen der Verbindungskanäle 47 mit einem an dem Pumpengehäuse 32 ausgebildeten Dichtsitz 50 zusammen und bildet so ein Saugventil 120 aus.
-
Weiterhin weist das Saugventilelement 12 einen Absatz 49 auf, an welchem sich eine Feder 54 abstützt, welche das Saugventilelement 12 mit einer Kraft in Richtung des Dichtsitzes 50 beaufschlagt, so dass das Saugventilelement 12 mit seinem tellerförmigen Ende 48 die Verbindungskanäle 47 sperrt.
-
Mit seinem dem Kompressionsraum 4 abgewandten Ende begrenzt der Pumpenkolben 5 zusammen mit dem Pumpengehäuse 32 einen Federraum 19, in dem eine Feder 18 angeordnet ist, die den Pumpenkolben 5 in Richtung einer Öffnung 20 kraftbeaufschlagt. Die Öffnung 20 ist dabei mit einem nicht gezeigten Hydrauliksystem zum Antrieb der Hochdruckförderpumpe 2 verbunden.
-
Die Funktionsweise der Kraftstofffördereinrichtung 100 ist die folgende: Bei Betrieb der Kraftstofffördereinrichtung 100 fördert die Vorförderpumpe 1 Kraftstoff aus dem Tank 8 über die Zulaufleitung 9 in Richtung des Niederdruckraums 7 der Hochdruckförderpumpe 2. Durch Längsbewegungen des Saugventilelements 12 und des Pumpenkolbens 5 wird der Kraftstoff in die Hochdruckförderpumpe 2 gesaugt. Dabei bewegt sich der Pumpenkolben 5 in Richtung der Öffnung 20, wodurch in dem Kompressionsraum 4 der Druck absinkt, so dass das Saugventilelement 12 die Verbindungskanäle 47 freigibt und kryogener Kraftstoff aus dem Niederdruckraum 7 in den Kompressionsraum 4 strömen kann. Nach dem Druckausgleich sperrt das Saugventilelement 12 die Verbindungskanäle 47 wieder. Der Pumpenkolben 5 bewegt sich wieder in Richtung des Kompressionsraums 4, so dass der kryogene Kraftstoff auf einen angesprochenen Systemdruck von beispielsweise 500 bar komprimiert und über das Auslassventil 15 in den Hochdruckkanal 14 gedrückt wird. Der komprimierte Kraftstoff kann dann beispielsweise Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine zugeführt werden.
-
Bei einem erstmaligen Betrieb oder einer Wiederaufnahme des Betriebs der Kraftstofffördereinrichtung 100 wird die Hochdruckförderpumpe 2 mit kryogenem Kraftstoff gespült, um diese zu kühlen und eine Verdampfung des kryogenen Kraftstoffs unmittelbar nach Eintritt in die Hochdruckförderpumpe 2 zu verhindern und möglichen Verlusten vorzubeugen. Hierfür ist das Kaltfahrventil 6 in der Steuerleitung 60 angeordnet.
-
2a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung 100 im Bereich des Pumpenkopfs 3. Bauteile mit gleicher Funktion wurden mit derselben Bezugsziffer bezeichnet.
-
Der Kompressionsraum 4 ist hier mit der Steuerleitung 60 verbindbar, in der das Kaltfahrventil 6 angeordnet ist, wobei die Steuerleitung 60 auch mit der Zulaufleitung 9 verbindbar ist. Das Kaltfahrventil 6 umfasst ein Hauptventil 44 und ein Ansteuerventil 23, das die Steuerung des Kaltfahrventils 6 aufweist und ist hier als 2/2 Wege-Ventil ausgebildet.
-
Das Hauptventil 44 weist ein Hülsenelement 30 und ein längsbewegliches Ventilelement 31 auf, welches in dem Hülsenelement 30 aufgenommen und geführt ist. Das Hülsenelement 30 ist beispielsweise mittels eines Dichtscheibenelements 35 in der Steuerleitung 60 angeordnet und mittels eines Schraubenelements 25 in dem Pumpengehäuse 32 eingespannt. Dem Kompressionsraum 4 zugewandt weist das Ventilelement 31 ein pilzförmiges Ende 43 auf, welches mit einem an dem Hülsenelement 30 ausgebildeten konischen Dichtsitz 42 zusammenwirkt. An dem dem pilzförmigen Ende 43 abgewandten Ende weist das Ventilelement 31 einen Absatz 36 auf, an dem eine Ventilfeder 28 angeordnet ist. Die Ventilfeder 28 umgibt das Ventilelement 31 und stützt sich zwischen dem Absatz 36 und dem Hülsenelement 30 ab. So beaufschlagt die Ventilfeder 28 das Ventilelement 31 mit einer Kraft in Richtung des Dichtsitzes 42.
-
Das Ventilelement 31 und das Hülsenelement 30 begrenzen einen inneren Ringraum 37, welcher durch das Öffnen und Schließen des Dichtsitzes 42 mit dem Kompressionsraum 4 verbindbar ist. Weiterhin ist in dem Hülsenelement 30 eine Querbohrung 34 ausgebildet, welche in den inneren Ringraum 37 mündet. Das Hauptventil 44 bildet zusammen mit dem Pumpengehäuse 32 in der Steuerleitung 60 einen äußeren Ringraum 38 aus, der über die Rücklaufleitung 10 mit dem Tank 8 verbunden ist. Die Querbohrung 34 verbindet dabei den inneren Ringraum 37 mit dem äußeren Ringraum 38.
-
Das zuvor beschriebene Dichtscheibenelement 35 dichtet außerdem den äußeren Ringraum 38 gegen den Kompressionsraum 4 ab, so dass eine einzige hydraulische Verbindung zwischen dem äußeren Ringraum 38 und dem Kompressionsraum 4 über den Dichtsitz 42 vorhanden ist. Weiterhin ist das Dichtscheibenelement 35 vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff hergestellt.
-
Die Querbohrung 34 ist mit einer in dem Hülsenelement 30 ausgebildeten Längsbohrung 33 hydraulisch verbunden, wobei die Längsbohrung 33 in einen Steuerraum 24 mündet.
-
Das Hülsenelement 30 und die Steuerleitung 60 begrenzen den Steuerraum 24. In diesen Steuerraum 24 ragt auch das dem pilzförmigen Ende 43 abgewandten Ende des Ventilelements 31 hinein, womit somit auch die Ventilfeder 28 darin angeordnet ist. Ein im Steuerraum 24 angeordneter längsbeweglicher Steuerkolben 27 teilt den Steuerraum 24 in einen ersten Steuerteilraum 240 und einen zweiten Steuerteilraum 241 ein und weist eine Drossel 22 auf, welche den ersten Steuerteilraum 240 mit dem zweiten Steuerteilraum 241 verbindet.
-
In dem ersten Steuerteilraum 240 ist eine Kolbenfeder 26 angeordnet, welche sich zwischen dem Steuerkolben 27 und einem Verschlusselement 61 abstützt. Dabei ist die Kolbenfeder 26 in einer Ausnehmung 52 des Verschlusselements 61 geführt und beaufschlagt den Steuerkolben 27 mit einer Kraft in Richtung des Kompressionsraums 4, so dass das Ventilelement 31 an dem Steuerkolben 27 anliegt und mit diesem wirkverbunden ist. Die Kraft der Kolbenfeder 26 kann durch entsprechende Vorspannung eingestellt werden. Die Kraft der Ventilfeder 28 ist hier größer als die Kraft der Kolbenfeder 26, damit das Hauptventil 44 ohne Druckdifferenz geschlossen ist.
-
Die Funktionsweise des Kaltfahrventils 6 ist wie folgt: Das Ansteuerventil 23 ist beispielsweise als Elektromagnet-Ventil ausgebildet und öffnet bei Bestromung des Elektromagneten eine Verbindung zwischen der Zulaufleitung 9 und dem ersten Steuerteilraum 240 über die Steuerleitung 60. Kryogener Kraftstoff, welcher von der Vorförderpumpe 1 auf einen bestimmten Zulaufdruck gebracht und in Richtung des ersten Steuerteilraums 240 gefördert wird, erzielt in dem Steuerraum 24 eine Hubbewegung des Steuerkolbens 27, da in dem zweiten Steuerteilraum 241 kryogener Kraftstoff mit geringerem Druck vorliegt: Der zweite Steuerteilraum 241 ist über die Längsbohrung 33 mit der Querbohrung 34 und damit mit der Rücklaufleitung 10 zum Tank 8 verbunden, so dass in dem zweiten Steuerteilraum 241 Tankdruck und damit ein geringerer Druck als in dem ersten Steuerteilraum 240 vorliegt. Die hydraulische und pneumatische Kraft des kryogenen Kraftstoffs übersteigt die Kraft der Kolbenfeder 26 und der Ventilfeder 28 und der Steuerkolben 27 bewegt sich in Richtung des Kompressionsraums 4 - hier in der 2a nach oben. Durch die Wirkverbundenheit des Ventilelements 31 mit dem Steuerkolben 27 bewegt sich auch das Ventilelement 31 in Richtung des Kompressionsraums 4 und gibt so den Dichtsitz 42 frei.
-
Kryogener Kraftstoff strömt nun in einem Kreislauf vom Tank 8 über das Saugventil 120 in den Kompressionsraum 4 und weiter über den freigegebenen Dichtsitz 42 in die Rücklaufleitung 10 wieder zurück in den Tank 8. Mittels der Drossel 22 strömt kryogener Kraftstoff aus dem ersten Steuerteilraum 240 in den zweiten Steuerteilraum 241. Aufgrund einer größeren Querschnittdimensionierung im Ansteuerventil 23 im Vergleich zur Drossel 22 und der Spaltleckage am Steuerkolben 27, bleibt eine positive Druckdifferenz von dem ersten Steuerteilraum 240 zu dem zweiten Steuerteilraum 241 erhalten, so lange wie das Ansteuerventil 23 geöffnet. Wird das Ansteuerventil 23 nicht mehr bestromt, wird die pneumatische und hydraulische Kraft auf den Steuerkolben 27 durch den Kraftstoff-Abfluss von dem ersten Steuerteilraum 240 zu dem zweiten Steuerteilraum 241 abgebaut. Da die Druckdifferenz nun entfällt, bewegt sich der Steuerkolben 27 aufgrund der Kraftdifferenz zwischen Ventilfeder 28 und Kolbenfeder 26 wieder von dem Kompressionsraum 4 weg - hier in der 2a nach unten - und nimmt das Ventilelement 31 aufgrund der Wirkverbundenheit mit, so dass der Dichtsitz 42 durch das Ventilelement 31 wieder geschlossen wird.
-
So kann die Hochdruckförderpumpe 2 bei erstmaligem Betrieb oder Wiederaufnahme des Betriebs der Kraftstofffördereinrichtung 100 durch Durchspülen mit kryogenem Kraftstoff auf Betriebstemperatur gekühlt werden und es entstehen bei Inbetriebnahme keine Verluste wie beispielsweise durch Verdampfung des kryogenen Kraftstoffs unmittelbar nach Eintritt in die Hochdruckförderpumpe 2.
-
Ebenso wie oben beschrieben kann der Kompressionsraum 4 auch mit der Rücklaufleitung 10 verbunden werden, wenn Systemdruck in dem Hochdruckkanal 14 vorhanden ist.
-
In einer alternativen Ausführung kann das Ansteuerventil 23 auch bei Bestromung die Verbindung zwischen der Zulaufleitung 9 und dem ersten Steuerteilraum 240 über die Steuerleitung 60 schließen, so dass die Verbindung stromlos in einem geöffneten Zustand ist.
-
2b zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung 100 im Bereich des Pumpenkopfs 3 im Längsschnitt. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht in Funktion und Aufbau weitestgehend dem ersten Ausführungsbeispiel. Bauteile mit gleicher Funktion sind mit derselben Bezugsziffer bezeichnet.
-
Das Ventilelement 31 ist hier in einer Ausnehmung 63 des Steuerkolbens 27 abschnittsweise aufgenommen. Dabei ist der Steuerkolben 27 auf das Ventilelement 31 aufgepresst und mit diesem fest verbunden. Da das Ventilelement 31 im Hülsenelement 30 geführt ist, wird der Steuerkolben 27 über die Verbindung zum Ventilelement 31 geführt. Am Außendurchmesser des Steuerkolbens 27 wird daher ein ausreichendes Spiel vorgesehen, um eine Überstimmung zu vermeiden.
-
Alternativ kann der Steuerkolben 27 gegen einen Absatz des Ventilelements 31 mit dem Schraubenelement 25 vorgespannt und so mit diesem fest verbunden werden. Die Kolbenfeder 26 entfällt hier und die Ventilfeder 28 stützt sich direkt an dem Steuerkolben 27 ab, wodurch das Ventilelement 31 gegen den Dichtsitz 42 gedrückt wird.
-
Neben der Drossel 22 kann durch einen Ringspalt 62 zwischen dem Steuerkolben 27 und dem Pumpengehäuse 32 zusätzlich Leckage an kryogenem Kraftstoff aus dem ersten Steuerteilraum 240 in den zweiten Steuerteilraum 241 strömen. Diese Leckage wird bei Betrieb des Kaltfahrventils 6 durch eine axiale Dichtung zwischen dem Steuerkolben 27 und dem Schraubenelement 25 minimiert, so dass kryogener Kraftstoff lediglich über die Drossel 22 strömt. Für den Schließvorgang des Kaltfahrventils 6 kann die Drossel 22 eine kleine Geometrie aufweisen, da der geringe Durchfluss nur den Anfang der Schließbewegung des Hauptventils 44 bestimmt. Bei nicht mehr wirksamer axialer Dichtung wird dann mit der Leckage durch den Ringspalt 62 zwischen dem Steuerkolben 27 und dem Pumpengehäuse 32 der Schließvorgang des Hauptventils 44 beschleunigt.
-
3a zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung 100, wobei nur der wesentliche Bereich um den Pumpenkopf 3 dargestellt ist. Bauteile gleicher Funktion sind mit derselben Bezugsziffer bezeichnet.
-
Das dritte Ausführungsbeispiel entspricht weitestgehend in Funktion und Aufbau dem ersten Ausführungsbeispiel. Zusätzlich ist hier zum Ansteuerventil 23 in einem Verbindungskanal 53 zwischen der Rücklaufleitung 10 und der Steuerleitung 60 ein weiteres Ansteuerventil 39 angeordnet. Das weitere Ansteuerventil 39 ist ebenfalls als 2/2 Wege-Ventil ausgebildet. Weiterhin entfällt die Drossel 22 in dem Steuerkolben 27.
-
Durch Anordnung eines weiteren Ansteuerventils 39 wird eine höhere Öffnungsgeschwindigkeit des Hauptventils 44 erzielt, da während des Öffnungsvorgangs, d.h. während der Hubbewegung des Steuerkolbens 27 kein kryogener Kraftstoff über die Drossel 22 von dem ersten Steuerteilraum 240 in den zweiten Steuerteilraum 241 abströmen kann. Darüber hinaus ist vorzugsweise für den Öffnungsvorgang des Hauptventils 44 bei Verwendung eines weiteren Ansteuerventils 39 eine geringere Druckdifferenz zwischen dem ersten Steuerteilraum 240 und dem zweiten Steuerteilraum 241 erforderlich als mit Drossel 22. Außerdem können die Druckverhältnisse im ersten Steuerteilraum 240 durch das weitere Ansteuerventil 39 gesteuert werden, so dass ein schnellerer Schließvorgang des Hauptventils 44 erzielt werden kann.
-
In einer alternativen Ausführung kann das Ansteuerventil 23 und das weitere Ansteuerventil 39 als ein einteiliges Pilotventil 40 ausgeführt werden. Das Pilotventil 40 ist dann, wie in 3b gezeigt, als 3/2 Wege-Ventil zwischen der Rücklaufleitung 10 und der Steuerleitung 60 ausgebildet.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102017219784 A1 [0002]
- DE 102017219784 [0003]
