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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beeinflussung, insbesondere Verringerung von Druckpulsationen in einem hydraulischen System gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Pumpe, in der die Vorrichtung verwendet wird.
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Stand der Technik
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Eine solche Vorrichtung ist durch die
DE 10 2016 204 128 A1 bekannt. Diese Vorrichtung weist ein vom im hydraulischen System herrschenden Druck beaufschlagtes Element auf, das als gasgefüllter Hohlkörper ausgebildet ist und das abhängig vom im hydraulischen System herrschenden Druck beweglich ist. Bei einem Druckanstieg im hydraulischen System wird der Hohlkörper zusammengedrückt und verringert sein Volumen, so dass durch diesen das Volumen des hydraulischen Systems vergrößert und der Druckanstieg verringert wird. Bei einem Druckabfall im hydraulischen System dehnt sich der Hohlkörper aus, so dass durch diesen das Volumen des hydraulischen Systems verringert und der Druckabfall verringert wird. Der Hohlkörper wird dabei mit einem bestimmten Volumen ausgelegt und kann Druckpulsationen nur in einem bestimmten Frequenzbereich verringern. Ein aktiver Eingriff zur Veränderung der Charakteristik des Hohlkörpers ist nachträglich nicht möglich. Es kann daher unter Umständen nicht über den gesamten Betriebsbereich eines hydraulischen Systems eine wirkungsvolle Verringerung von Druckpulsationen erreicht werden.
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Das hydraulische System der
DE 10 2016 204 128 A1 ist der Niederdruckbereich einer Kraftstoffhochdruckpumpe. Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist wenigstens ein Pumpenelement auf, mit einem in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben. Für den Antrieb des Pumpenkolbens ist eine Antriebswelle vorgesehen, die über einen Stößel auf den Pumpenkolben wirkt. Die Antriebswelle sowie der Stößel und der Pumpenkolben sind zumindest teilweise in einem Innenraum eines Gehäuses der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet, der Teil des Niederdruckbereichs ist. Bei der Bewegung der Antriebswelle, des Stößels und des Pumpenkolbens wird das Volumen des Innenraums verändert, wodurch Druckpulsationen verursacht werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass Druckpulsationen über den gesamten Betriebsbereich des hydraulischen Systems und in unterschiedlichen Frequenzbereichen aktiv beeinflusst, insbesondere verringert werden können. Gegebenenfalls kann es auch vorteilhaft sein, Druckpulsationen im hydraulischen System zu verstärken, was mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ebenfalls möglich ist.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine einfache Ausführung des beweglichen Elements. Die Ausbildung gemäß Anspruch 5 ermöglicht eine einfache Ausführung des Aktors.
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Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen 1 eine Kraftstoffhochdruckpumpe in vereinfachter Darstellung in einem Querschnitt, 2 in vergrößerter Darstellung einen in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Kraftstoffhochdruckpumpe und 3 einen zeitlichen Verlauf von durch Komponenten der Kraftstoffhochdruckpumpe bewirkten Druckpulsationen in einem Innenraum der Kraftstoffhochdruckpumpe und von durch eine Vorrichtung bewirkten Gegendruckpulsationen.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In den 1 und 2 ist ausschnittsweise eine Kraftstoffhochdruckpumpe 10 dargestellt, die zur Kraftstoffförderung in einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine dient. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist wenigstens ein Pumpenelement 12 auf, das wiederum einen Pumpenkolben 14 aufweist, der durch einen Antrieb in einer Hubbewegung angetrieben wird, in einer Zylinderbohrung 16 eines Gehäuseteils 18 der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 geführt ist und in der Zylinderbohrung 16 einen Pumpenarbeitsraum 20 begrenzt. Als Antrieb für den Pumpenkolben 14 kann eine Antriebswelle 22 mit einem Nocken 24 oder Exzenter vorgesehen sein, an dem sich der Pumpenkolben 14 über einen Stößel, beispielsweise einen Rollenstößel 26, abstützt. Der Pumpenarbeitsraum 20 ist über ein Einlassventil 28 mit einem Kraftstoffzulauf 30 verbindbar und über ein Auslassventil 32 mit einem Speicher 34. Beim Saughub des Pumpenkolbens 14 kann der Pumpenarbeitsraum 20 bei geöffnetem Einlassventil 28 mit Kraftstoff befüllt werden. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 14 wird durch diesen bei geschlossenem Einlassventil 18 Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 20 durch das geöffnete Auslassventil 32 verdrängt und in den Speicher 34 gefördert.
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In den Kraftstoffzulauf 30 wird Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 35 mittels einer Förderpumpe 36 gefördert und zur Ermöglichung einer Änderung der Fördermenge der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 kann im Kraftstoffzulauf 30 eine Zumesseinrichtung 38 angeordnet sein. Alternativ kann anstelle der Zumesseinrichtung 38 auch vorgesehen sein, dass das Einlassventil 28 elektrisch betätigbar ist und dadurch eine Änderung der Fördermenge der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 ermöglicht ist. Der Kraftstoffzulauf 30 mündet in einen Innenraum 40 eines Gehäuseteils 42 der Kraftstoffhochdruckpumpe 10. Im Innenraum 40 sind die Antriebswelle 22 und der Stößel 26 zumindest teilweise angeordnet. Vom Innenraum 40 führt der Kraftstoffzulauf 30 über die Zumesseinrichtung 38 zum Einlassventil 28 oder direkt zum Einlassventil 28.
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Während des Betriebs der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 treten im Innenraum 40 durch den Antrieb, insbesondere die Hubbewegung des Stößels 26 und des Pumpenkolbens 14 Volumenänderungen auf, die zu Druckpulsationen im Innenraum 40 und im gesamten Kraftstoffzulauf 30 führen. Der Kraftstoffzulauf 30 mit dem Innenraum 40 bildet dabei einen Niederdruckbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe 10. Vom Innenraum 40 kann ein Rücklauf zu einem Entlastungsbereich, beispielsweise dem Kraftstoffvorratsbehälter 35, abführen, in dem ein Überströmventil 44 angeordnet sein kann. Durch das Überströmventil 44 kann von der Förderpumpe 40 geförderter überschüssiger Kraftstoff abgeleitet werden, der durch die Zumesseinrichtung 38 nicht zum Einlassventil 28 durchgelassen wird.
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Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung 50 vorgesehen, durch die Druckpulsationen im Niederdruckbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 beeinflusst, insbesondere verringert werden. Die Vorrichtung 50 weist eine Sensoreinrichtung 52 auf, durch die der zeitliche Verlauf des einen Teil des Niederdruckbereichs bildenden Innenraums 40 erfasst wird. Die Sensoreinrichtung 52 ist vorzugsweise direkt im Innenraum 40 angeordnet. Die Sensoreinrichtung 52 ist so ausgebildet, dass diese hochfrequenten Änderungen des im Innenraum 40 herrschenden Drucks erfassen kann. Die Sensoreinrichtung 52 ist mit einer elektronischen Steuereinrichtung 54 als weiterem Bestandteil der Vorrichtung 50 verbunden. Durch die Steuereinrichtung 54 wird der zeitliche Verlauf des durch die Sensoreinrichtung 52 erfassten Drucks im Innenraum 40 ausgewertet. In 3 ist mit durchgezogener Linie A beispielhaft der zeitliche Verlauf des durch die Sensoreinrichtung 52 erfassten Drucks mit den durch den Antrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 verursachten Druckpulsationen dargestellt.
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Die Vorrichtung 50 umfasst außerdem ein von dem im Innenraum 40 als Bestandteil des Niederdruckbereichs beaufschlagtes bewegliches Element 56 auf, das beispielsweise als hubbeweglicher Kolben ausgebildet ist. Der Kolben 56 ist in einer Aufnahme 58 dicht geführt und begrenzt mit seiner Stirnseite den Innenraum 40. In dem dem Innenraum 40 abgewandten Endbereich des Kolbens 56 ist als weiterer Bestandteil der Vorrichtung 50 ein Aktor 60 angeordnet, durch den der Kolben 56 bewegbar ist. Der Aktor 60 ist beispielsweise ein elektromagnetischer Aktor und weist eine feststehende Magnetspule 62 und einen mit dem Kolben 56 verbundenen beweglichen Magnetanker 64 auf, der von der Magnetspule 62 umgeben ist. Der Kolben 56 weist auf seiner dem Innenraum 40 abgewandten Seite eine Kolbenstange 57 auf, auf der der hülsenförmige Magnetanker 64 angeordnet und befestigt ist. Der Aktor 60 ist in einem mit dem Gehäuseteil 42 der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 verbundenen Aktorgehäuse 66 angeordnet. Der Kolben 56 ist in seinem den Innenraum 40 begrenzenden Endbereich und im gegenüberliegenden Endbereich der Kolbenstange 57 im Aktorgehäuse 66 verschiebbar gelagert.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Magnetanker 64 zusammen mit dem Kolben 56 bei Bestromung der Magnetspule 62 in den Innenraum 40 hineinbewegt wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Magnetanker 64 zusammen mit dem Kolben 56 bei Bestromung der Magnetspule 62 aus dem Innenraum 40 herausbewegt wird. Außerdem kann vorgesehen sein, dass der Kolben 56 und der Magnetanker 64 entgegen der durch Bestromung der Magnetspule 62 erzeugten Stellkraft durch eine Rückstellfeder 68 beaufschlagt sind. Eine der durch die Magnetspule 62 erzeugten Stellkraft entgegenwirkende Rückstellkraft kann auch durch den im Innenraum 40 herrschenden und auf den Kolben 56 wirkenden Druck erzeugt werden.
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Wenn durch die Steuereinrichtung 54 über die mit dieser verbundene Sensoreinrichtung 52 ein Druckanstieg im Innenraum 40 erfasst wird, so wird durch die Steuereinrichtung 54 der Aktor 60 so angesteuert, dass der Kolben 56 aus dem Innenraum 40 herausbewegt wird. Hierdurch wird das Volumen des Innenraums 40 vergrößert, wodurch der Druckanstieg im Innenraum 40 vermieden oder zumindest verringert wird. Wenn durch die Steuereinrichtung 54 über die mit dieser verbundene Sensoreinrichtung 52 ein Druckabfall im Innenraum 40 erfasst wird, so wird durch die Steuereinrichtung 54 der Aktor 60 so angesteuert, dass der Kolben 56 in den Innenraum 40 hineinbewegt wird. Hierdurch wird das Volumen des Innenraums 40 verkleinert, wodurch der Druckabfall im Innenraum 40 vermieden oder zumindest verringert wird. Durch die Bewegung des Kolbens 56 werden im Innenraum 40 Druckpulsationen erzeugt, deren zeitlicher Verlauf in 3 mit gestrichelter Linie B dargestellt ist. Die im Innenraum 40 durch den Kolben 56 erzeugten Druckpulsationen überlagern sich mit den durch den Antrieb erzeugten Druckpulsationen und heben sich zumindest teilweise auf.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 50 ist es auch möglich Druckpulsationen im Innenraum 40 zu verstärken. Hierbei kann durch ein Hineinbewegen des Kolbens 56 in den Innenraum 40 der Druck im Innenraum 40 weiter erhöht werden. Dies kann beispielsweise zur Verbesserung der Befüllung des Pumpenarbeitsraums 20 genutzt werden, wenn durch die Kraftstoffhochdruckpumpe eine große Kraftstoffmenge gefördert werden soll.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016204128 A1 [0002, 0003]
