EP1348865A2 - High pressure fuel pump for a fuel system of an internal combustion engine - Google Patents
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- EP1348865A2 EP1348865A2 EP02026059A EP02026059A EP1348865A2 EP 1348865 A2 EP1348865 A2 EP 1348865A2 EP 02026059 A EP02026059 A EP 02026059A EP 02026059 A EP02026059 A EP 02026059A EP 1348865 A2 EP1348865 A2 EP 1348865A2
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- F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
Definitions
- the invention relates to a high-pressure fuel pump for a fuel system of an internal combustion engine, with a A plurality of cylinders with pistons, each one Limit work space with a drive shaft, which at one turn the pistons in a reciprocating motion offset, and with at least one quantity control valve, which at least during a funding cycle Cylinder at least temporarily a delivery room this Can connect cylinders with a pressure relief area.
- Such a high pressure fuel pump is from the market known. It is used in such fuel systems used, which in internal combustion engines with gasoline or Diesel direct injection can be used. By a such high pressure fuel pump will run on the fuel compressed to a very high pressure and into a fuel rail ("Rail”) promoted and under high pressure there saved. There are several on this fuel rail Injectors connected to the fuel in each Inject combustion chambers.
- the drive shaft of the well-known high pressure fuel pump is rigid with a camshaft of the internal combustion engine coupled.
- the Delivery rate of the fuel pump directly from the speed the internal combustion engine.
- the internal combustion engine in which despite high speed only little fuel is injected into the combustion chambers, so even little fuel from the high pressure fuel pump must be promoted.
- a volume control valve provided by a Control and regulating device is controlled so that it is against Opens briefly at the end of a funding wing.
- the under high Pressure in the delivery chamber of the fuel pump compressed Fuel is then not in the fuel rail pumped but into an upstream from the high pressure fuel pump drained low pressure area. ever the flow control valve longer during a delivery cycle is open, the lower it is Quantity of fuel reaching the fuel line.
- the object of the present invention is this Pressure pulsations in the low pressure range continue to increase reduce so that this is correspondingly inexpensive can be manufactured and / or long life having.
- the high-pressure fuel pump at least three cylinders, two At least one flow control valve is assigned to cylinders and the pistons of these cylinders to each other about 180 ° are driven out of phase, and being the third Cylinder arranged and the drive shaft designed so is that the piston of the third cylinder is approximately 90 ° driven out of phase with the other two cylinders becomes.
- a three-cylinder fuel pump created which has a high output has, but also in the low pressure range pressure pulsations occurring are comparatively low can be held.
- the stroke volume of the third cylinder is smaller than the respective Stroke volumes of the other two cylinders.
- the design according to the invention ensures that these pressure pulsations are comparatively low.
- the delivery rate is at least one Cylinder via an associated with the cylinder inlet valve can be adjusted.
- the volume control valve can in any case required inlet valve must be integrated. This Integration is relatively easy.
- the advantages according to the invention can be achieved without that additional flow channels in the pump housing required are.
- At least one of the cylinders via the volume control valve or inlet valve can be switched on and off.
- valve is not very dynamic required so that it can be made cheaper can. Nevertheless, the delivery rate can be Switch off the cylinder at least in the rough frame can be set.
- the delivery rooms of the two cylinders with the approximately 180 ° to each other the phase-shifted piston is the same Quantity control valve is assigned. That is why possible, since only one of the two cylinders is always in the Funding cycle is located. Thus, a volume control valve be saved what the manufacturing costs of low pressure fuel pump according to the invention lowers.
- volume control valve be a is a continuously adjustable valve.
- a volume control valve with two switch positions conceivable, which has price advantages, since a cheaper power amplifier due to the lower requirements for the switching time can be used.
- a continuously adjustable valve has the advantage, however, that the amount to be conveyed is very can be set exactly what a reduction in Power consumption of the high pressure fuel pump enables.
- the quantity control valve has three connections, one connection leading to the outlet of one delivery chamber, an opposite connection leading to the outlet of the other delivery chamber, and a further opposite connection leading to a high-pressure outlet of the high-pressure pump.
- a hydraulic circuit has the advantage that, in contrast to a valve with only two connections, an additional check valve that is otherwise required can be dispensed with.
- Such a high-pressure fuel pump is small and inexpensive.
- an internal combustion engine carries this overall Reference number 10. It comprises a fuel system (without Numbered). This promotes an electrical Low pressure pump 14 fuel from a fuel tank 16. From there, the fuel passes through a low pressure fuel line 18 to a high-pressure fuel pump 20, which is only symbolically dash-dotted in FIG. 1 is shown. It is explained in detail below. At the low pressure fuel line 18 is a Pressure damper 22 connected.
- the high-pressure fuel pump 20 delivers into a Fuel manifold 24, in the operation of the Fuel is stored under high pressure. To these are several injectors 26 connected, which run the fuel Combustion chambers 28 assigned directly in them inject. A pressure relief valve 30 carries excess Fuel from the fuel rail 24 in the Low pressure fuel line 18 back. A pressure sensor 32 detects the prevailing in the fuel rail 24 Pressure and sends appropriate signals to a control and Control unit 34. This in turn controls the high pressure fuel pump 20 on. Incidentally, this is directly above a clutch, not shown, of one in Figure 1 only symbolically shown camshaft 36 of the Internal combustion engine 10 driven.
- the high-pressure fuel pump 20 of the internal combustion engine 10 is shown in more detail in Figure 2: After the high pressure fuel pump 20 includes a drive shaft 38 with an eccentric section 40. On this is an in Figure 2 not shown cam ring attached. Over here intermediate elements of no further interest are shown in a rotation of the drive shaft 38 from the eccentric section 40 three radially arranged pistons 42, 44 and 46 in a back and forth Moved here.
- the pistons 42 to 46 are not closer in one shown housing and limit areas Delivery rooms 48, 50 and 52. Via as an inlet valve acting spring-loaded ball check valves 54 to 58 can the delivery rooms 48 to 52 with the low pressure fuel line 18 are connected. Similar spring-loaded ball check valves 60, 62 and 64 form outlet valves with which the delivery spaces 48 to 52 to be connected to a high pressure fuel line 66 can, which leads to the fuel rail 24.
- Components 42, 48, 54 and 60 belong to a cylinder 68, the components 44, 50, 56, 62 to form a cylinder 70, and components 46, 52, 58 and 64 to form a cylinder 72.
- the cylinders 68 to 72 are hydraulic as follows interconnected:
- Node 74 Guide the exhaust valves 60 and 64 of cylinders 68 and 72 to a node 74. This is over a spring-loaded check valve 76 with the high pressure fuel line 66 connected.
- the outlet valve 62 of the Cylinder 70 is connected to a node 77 which between the check valve 76 and the high pressure fuel line 66 lies.
- Node 74 is also via an infinitely adjustable electromagnetic actuated quantity control valve 78 and a node 80 connected to a channel (without reference number), to which in turn all inlet valves 54, 56 and 58 and the Low pressure fuel line 18 are connected.
- the Cylinder 68 and cylinder 72 are offset from one another by 180 ° arranged. Because pistons 42 and 46 of cylinders 68 and 72 from the same eccentric section 40 of the drive shaft 38 are driven, they turn when the Drive shaft 38 with a phase shift of 180 ° in a back and forth movement. This means that when the piston 42 of the cylinder 68 moves radially moves outward, the piston 46 of the cylinder 42 after moved radially inward, and vice versa.
- the volume control valve remains 78 in its normally closed position.
- a Suction stroke of a piston 42, 44 or 46 of a cylinder 68, 70 or 72 one suction stroke corresponds to one radially inward directed movement of a piston 42 to 46
- the quantity control valve 78 energized and open, opens due to pressure drop in the said area, the exhaust valve 60 so that the 48 existing fuel under high pressure in the delivery chamber can flow out.
- the piston 46 of the Cylinder 72 has a radially inward movement executes, so this cylinder in one suction cycle and the intake valve 58 of this cylinder 72 is open, the escaping from the delivery chamber 48 flows Fuel via the quantity control valve 78 is not complete in the low pressure fuel line 18, but at least partly through the open inlet valve 58 in the Delivery chamber 52 of the cylinder 72.
- the volume control valve 78 is described in the above Opened in this way, there is comparatively little Fuel into the low pressure fuel line 18 so that the corresponding pressure surge in the low pressure fuel line 18 is also comparatively low. The components of the low pressure fuel line 18 are therefore spared and the low pressure surge in essentially be absorbed by the pressure damper 22.
- the conveying capacity of the Cylinder 70 Its outlet valve 62 is as shown in FIG. 2 can be seen via the node 77 directly with the High pressure fuel line 66 connected.
- the corresponding one Channel thus opens downstream from Check valve 76 into the high pressure fuel line 66.
- a control of the quantity control valve 78 is therefore open the delivery rate of the cylinder 70 does not affect this promotes with the drive shaft 38 rotating.
- volume control valve 78 is a switching valve, which goes between two switch positions can be switched down. But it is also possible Use of a continuously adjustable valve. In this The opening pressure of the exhaust valves 60 and 64 may fall continuously adjustable, which is a particularly precise Setting the delivery rate of the high pressure fuel pump 20 allows.
- valve 82 The difference of the high pressure fuel pump shown in Figure 3 to that shown in Figure 2 the cylinder 70.
- This is a switchable in the present case Valve 82 assigned, which hydraulically between the Delivery chamber 50 of the cylinder 70 and the low-pressure fuel line 18 is arranged.
- the valve 82 has two Switch positions: The valve is in switch position 84 82 permeable in both directions. So it's a free one Fluid exchange between the delivery chamber 50 and the Low pressure fuel line 18 possible. In the Switch position 86, the valve 82 works as spring-loaded check valve 56, corresponding to the Inlet valve in Figure 2.
- the valve 82 is also from the control and regulating device 34 controllable.
- switch position 84 during a suction stroke of the piston 44 of the cylinder 70 Fuel from the low pressure fuel line 18 in the Delivery chamber 50 sucked in and in the subsequent Delivery stroke straight back into the low pressure fuel line 18 ejected.
- the valve is located 82, on the other hand, in switch position 56, arrives at one Suction stroke of the piston 44 fuel from the low-pressure fuel line 18 in the delivery room 50, at one Delivery stroke of the piston 44, however, the fuel over exhaust valve 62 and node 77 into FIG High pressure fuel line 66 ejected.
- the cylinder 70 can therefore move out and in via the valve 82 be switched on. If the valve 82 is in the Switch position 84, it may be due to the movements piston 44 of cylinder 70 in the low pressure fuel line 18 also come to pressure pulsations. In order to keep this as low as possible, the stroke volume of the Cylinder 70 compared to the stroke volumes of the cylinders 68 and 72 relatively small.
- the high-pressure fuel pump 20 shown in FIG. 4 also has valve 82 with which cylinder 70 can be switched on and off. Beyond that it is Flow control valve 78 designed as a 2/3 way valve, it has two switch positions 86 and 88 and three ports 90, 92 and 94. This has the advantage that between the delivery spaces 48 and 52 of the cylinders 68 and 72 and the high pressure fuel line 66 only two in total Check valves 60 and 64 are required.
- the delivery spaces 48 and 52 of the cylinders 68 and 72 are directly connected to the volume control valve 78. It is the delivery chamber 52 of the cylinder 72 with the connection 90 and the delivery chamber 48 of the cylinder 68 with the opposite connection 94 of the quantity control valve 78 connected. Parallel to the connection of the delivery room 48 with the connection 94 is the delivery chamber 48 via the spring-loaded check valve 60 also with the node 77 or connected to the high pressure fuel line 66.
- This node 77 is also spring loaded Check valve 64 with the next to port 94 lying connection 92 of the quantity control valve 78 connected.
- switch position 86 of the volume control valve 78 can fuel from the delivery chamber 52 through the Ports 90 and 92 of the volume control valve 78 and that Check valve 64 in the high pressure fuel line 66 stream.
- the branch parallel to this, which ends in connection 94 is blocked.
- High-pressure fuel pump 20 corresponds to that of Figure 4, with the exception of cylinder 70: this cannot move in and out turned off. Instead it is an inlet valve 56 a normal spring loaded check valve intended.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe für ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine, mit einer Mehrzahl von Zylindern mit Kolben, welche jeweils einen Arbeitsraum begrenzen, mit einer Antriebswelle, welche bei einer Umdrehung die Kolben in eine Hin- und Herbewegung versetzt, und mit mindestens einen Mengensteuerventil, welches mindestens während eines Fördertakts eines Zylinders wenigstens zeitweise einen Förderraum dieses Zylinders mit einem Druckentlastungsbereich verbinden kann.The invention relates to a high-pressure fuel pump for a fuel system of an internal combustion engine, with a A plurality of cylinders with pistons, each one Limit work space with a drive shaft, which at one turn the pistons in a reciprocating motion offset, and with at least one quantity control valve, which at least during a funding cycle Cylinder at least temporarily a delivery room this Can connect cylinders with a pressure relief area.
Eine derartige Hochdruck-Kraftstoffpumpe ist vom Markt her bekannt. Sie wird bei solchen Kraftstoffsystemen eingesetzt, welche bei Brennkraftmaschinen mit Benzin- oder Diesel-Direkteinspritzung verwendet werden. Durch eine derartige Hochdruckkraftstoffpumpe wird der Kraftstoff auf einen sehr hohen Druck komprimiert und in eine Kraftstoff-Sammelleitung ("Rail") gefördert und dort unter hohem Druck gespeichert. An diese Kraftstoff-Sammelleitung sind mehrere Injektoren angeschlossen, die den Kraftstoff in jeweilige Brennräume einspritzen.Such a high pressure fuel pump is from the market known. It is used in such fuel systems used, which in internal combustion engines with gasoline or Diesel direct injection can be used. By a such high pressure fuel pump will run on the fuel compressed to a very high pressure and into a fuel rail ("Rail") promoted and under high pressure there saved. There are several on this fuel rail Injectors connected to the fuel in each Inject combustion chambers.
Die Antriebswelle der bekannten Hochdruck-Kraftstoffpumpe ist starr mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt. Somit hängt, ohne entsprechende Maßnahmen, die Förderleistung der Kraftstoffpumpe direkt von der Drehzahl der Brennkraftmaschine ab. Es gibt jedoch Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine, in denen trotz hoher Drehzahl nur wenig Kraftstoff in die Brennräume eingespritzt wird, also auch nur wenig Kraftstoff von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe gefördert werden muss.The drive shaft of the well-known high pressure fuel pump is rigid with a camshaft of the internal combustion engine coupled. Thus, without appropriate measures, the Delivery rate of the fuel pump directly from the speed the internal combustion engine. However, there are operational areas the internal combustion engine, in which despite high speed only little fuel is injected into the combustion chambers, so even little fuel from the high pressure fuel pump must be promoted.
Damit die Menge des geförderten Kraftstoffes unabhängig von der Drehzahl der Antriebswelle eingestellt werden kann, ist daher ein Mengensteuerventil vorgesehen, welches von einem Steuer- und Regelgerät so angesteuert wird, dass es gegen Ende eines Fördertraktes kurzzeitig öffnet. Der unter hohem Druck im Förderraum der Kraftstoffpumpe komprimierte Kraftstoff wird dann nicht in die Kraftstoff-Sammelleitung gepumpt, sondern in einen stromaufwärts von der Kraftstoff-Hochdruckpumpe gelegenen Niederdruckbereich abgelassen. Je länger das Mengesteuerventil während eines Fördertaktes geöffnet ist, desto geringer ist die letztlich zur Kraftstoff-Sammelleitung gelangende Kraftstoffmenge.So that the amount of fuel delivered regardless of the speed of the drive shaft can be adjusted therefore, a volume control valve provided by a Control and regulating device is controlled so that it is against Opens briefly at the end of a funding wing. The under high Pressure in the delivery chamber of the fuel pump compressed Fuel is then not in the fuel rail pumped but into an upstream from the high pressure fuel pump drained low pressure area. ever the flow control valve longer during a delivery cycle is open, the lower it is Quantity of fuel reaching the fuel line.
In dem stromaufwärts von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe gelegenen Niederdruckbereich kommt es jedoch dann, wenn das Mengesteuerventil öffnet, zu einer schlagartigen Druckerhöhung. Die hieraus resultierenden Druckpulsationen können die an sich nicht für derartig hohe Drücke ausgelegten Komponenten in diesem Bereich beschädigen. Daher werden Maßnahmen vorgeschlagen, um die Druckpulsationen im Niederdruckbereich gering zu halten. Bekannt ist zum Beispiel der Einsatz federbeaufschlagter Druckdämpfer.In the upstream of the high pressure fuel pump low-pressure area, however, it occurs when that Flow control valve opens to a sudden Pressure increase. The resulting pressure pulsations can not in itself for such high pressures damage the designed components in this area. Measures are therefore proposed to: To keep pressure pulsations low in the low pressure range. For example, the use of spring-loaded is known Pressure damper.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, diese Druckpulsationen im Niederdruckbereich weiter zu verringern, so dass dieser entsprechend preiswert hergestellt werden kann und/oder eine lange Lebensdauer aufweist.The object of the present invention is this Pressure pulsations in the low pressure range continue to increase reduce so that this is correspondingly inexpensive can be manufactured and / or long life having.
Diese Aufgabe wird bei einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zwei Zylinder so zu einander angeordnet sind und die Antriebswelle so ausgebildet ist, dass die Kolben dieser beiden Zylinder zueinander ungefähr 180°phasenversetzt von der Antriebswelle angetrieben werden, und dass mindestens ein Mengensteuerventil so angeordnet ist, dass der Förderraum des gerade nicht fördernden Zylinders mindestens Teil des Druckentlastungsbereichs ist.This is the task of a high pressure fuel pump type mentioned solved in that two cylinders so arranged to each other and the drive shaft so is formed that the piston of these two cylinders approximately 180 ° out of phase with each other Drive shaft are driven, and that at least one Volume control valve is arranged so that the delivery chamber of the currently non-delivering cylinder at least part of the Pressure relief area is.
Bei der erfindungsgemäßen Hochdruck-Kraftstoffpumpe entweicht ein Teil des Kraftstoffes dann, wenn das Mengensteuerventil während eines Fördertaktes eines Zylinders öffnet, wenigstens zum Teil nicht mehr in den Niederdruckbereich, sondern gelangt in den Förderraum des gerade nicht fördernden Zylinders. Letztlich werden also die Förderräume zweier um 180° phasenversetzt angetriebener Zylinder miteinander "kurzgeschlossen".In the high-pressure fuel pump according to the invention Part of the fuel escapes when that Volume control valve during a delivery cycle Cylinder opens, at least partly no longer in the Low pressure area, but reaches the delivery chamber of the straight non-conveying cylinder. Ultimately, therefore the conveying spaces of two driven by 180 ° out of phase Cylinder "short-circuited"
Dadurch, dass die Kolben der beiden Zylinder um 180° zueinander phasenversetzt angetrieben werden, befindet sich der Kolben des einen Zylinders in einem Saugtakt, während der Kolben des anderen Zylinders sich gerade in einem Fördertakt befindet, und umgekehrt. Der unter hohem Druck im Förderraum des sich in einem Fördertakt befindenden Zylinders eingeschlossene Kraftstoff kann auf diese Weise problemlos in das sich vergrößernde Hubvolumen des sich gerade in einem Saugtakt befindenden Zylinders einströmen.The fact that the pistons of the two cylinders by 180 ° are driven out of phase with each other the piston of a cylinder in one suction stroke while the piston of the other cylinder is straight in one Funding cycle is located, and vice versa. The one under high pressure in the funding room of the one in a funding cycle Cylinder trapped fuel can do this easily in the increasing displacement of the Flow in the cylinder currently in a suction stroke.
Im Extremfall, wenn das Mengensteuerventil während des gesamten Fördertaktes geöffnet ist, wird überhaupt kein Kraftstoff mehr in die Kraftstoff-Sammelleitung gefördert und der Kraftstoff wird statt dessen nur zwischen den Förderräumen der beiden Zylinder weitgehend drucklos hinund hergepumpt. Der stromaufwärts von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe gelegene Niederdruckbereich wird somit von schädlichen Druckpulsationen entlastet oder ggf. sogar vollständig befreit. Dies kommt der Lebensdauer der in diesem Bereich verwendeten Komponenten zugute.In extreme cases, if the volume control valve during the entire funding cycle is open, none at all More fuel is pumped into the fuel rail and the fuel is instead only between the Delivery spaces of the two cylinders largely depressurized pumped back. The upstream of the high pressure fuel pump low pressure area is thus from relieves harmful pressure pulsations or possibly even completely exempt. This comes in the life of components used in this area.
Besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.Particularly advantageous developments of the invention are specified in subclaims.
Bei einer ersten Weiterbildung weist die Hochdruck-Kraftstoffpumpe mindestens drei Zylinder auf, wobei zwei Zylindern mindestens ein Mengesteuerventil zugeordnet ist und die Kolben dieser Zylinder zueinander ungefähr 180° phasenversetzt angetrieben werden, und wobei der dritte Zylinder so angeordnet und die Antriebswelle so ausgebildet ist, dass der Kolben des dritten Zylinders ungefähr 90° phasenversetzt zu den beiden anderen Zylindern angetrieben wird. Auf diese Weise wird eine Drei-Zylinder-Kraftstoffpumpe geschaffen, welche eine hohe Förderleistung hat, bei der jedoch ebenfalls die im Niederdruckbereich auftretenden Druckpulsationen vergleichsweise gering gehalten werden können.In a first development, the high-pressure fuel pump at least three cylinders, two At least one flow control valve is assigned to cylinders and the pistons of these cylinders to each other about 180 ° are driven out of phase, and being the third Cylinder arranged and the drive shaft designed so is that the piston of the third cylinder is approximately 90 ° driven out of phase with the other two cylinders becomes. In this way, a three-cylinder fuel pump created which has a high output has, but also in the low pressure range pressure pulsations occurring are comparatively low can be held.
Dabei wird besonders bevorzugt, dass das Hubvolumen des dritten Zylinders kleiner ist als die jeweiligen Hubvolumina der beiden anderen Zylinder. In dem Fall, dass auch der dritte Zylinder über ein Mengensteuerventil verfügt, dessen Betätigung zu entsprechenden Druckpulsationen im Niederdruckbereich führt, wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung sichergestellt, dass diese Druckpulsationen vergleichsweise gering sind.It is particularly preferred that the stroke volume of the third cylinder is smaller than the respective Stroke volumes of the other two cylinders. In the event that also the third cylinder via a volume control valve has its actuation to corresponding Leads to pressure pulsations in the low pressure range the design according to the invention ensures that these pressure pulsations are comparatively low.
Möglich ist auch, dass die Fördermenge mindestens eines Zylinders über ein dem Zylinder zugeordnetes einlassseitiges Ventil eingestellt werden kann. Beispielsweise kann das Mengensteuerventil in ein ohnehin erforderliches Einlassventil integriert sein. Diese Integration ist vergleichsweise einfach möglich. Darüber hinaus sind die erfindungsgemäßen Vorteile erzielbar, ohne dass zusätzliche Strömungskanäle im Gehäuse der Pumpe erforderlich sind.It is also possible that the delivery rate is at least one Cylinder via an associated with the cylinder inlet valve can be adjusted. For example, the volume control valve can in any case required inlet valve must be integrated. This Integration is relatively easy. About that in addition, the advantages according to the invention can be achieved without that additional flow channels in the pump housing required are.
Gegebenenfalls kann auch vorgesehen sein, dass mindestens einer der Zylinder über das Mengensteuerventil bzw. einlassseitige Ventil ein- und ausgeschaltet werden kann.If necessary, it can also be provided that at least one of the cylinders via the volume control valve or inlet valve can be switched on and off.
In diesem Fall ist keine hohe Dynamik des Ventils erforderlich, so dass es preiswerter hergestellt werden kann. Dennoch kann die Fördermenge durch das Ein- bzw. Ausschalten des Zylinders zumindest im groben Rahmen eingestellt werden.In this case the valve is not very dynamic required so that it can be made cheaper can. Nevertheless, the delivery rate can be Switch off the cylinder at least in the rough frame can be set.
Besonders bevorzugt ist es, wenn den Förderräumen der beiden Zylindern mit den ungefähr um 180° zueinander phasenversetzt angetriebenen Kolben das selbe Mengensteuerventil zugeordnet ist. Dies ist deshalb möglich, da ja immer nur einer der beiden Zylinder sich im Fördertakt befindet. Somit kann ein Mengensteuerventil eingespart werden, was die Herstellkosten der erfindungsgemäßen Hochdruck-Kraftstoffpumpe senkt. It is particularly preferred if the delivery rooms of the two cylinders with the approximately 180 ° to each other the phase-shifted piston is the same Quantity control valve is assigned. That is why possible, since only one of the two cylinders is always in the Funding cycle is located. Thus, a volume control valve be saved what the manufacturing costs of low pressure fuel pump according to the invention lowers.
Vorgeschlagen wird auch, dass das Mengensteuerventil ein stufenlos verstellbares Ventil ist. Grundsätzlich ist zwar auch ein Mengensteuerventil mit zwei Schaltstellungen denkbar, was Preisvorteile hat, da ein billigere Endstufe aufgrund der geringeren Anforderungen an die Schaltzeit verwendet werden kann. Ein stufenlos verstellbares Ventil hat jedoch den Vorteil, dass die zu fördernde Menge sehr exakt eingestellt werden kann, was eine Reduzierung der Leistungsaufnahme der Hochdruck-Kraftstoffpumpe ermöglicht.It is also suggested that the volume control valve be a is a continuously adjustable valve. Basically, though also a volume control valve with two switch positions conceivable, which has price advantages, since a cheaper power amplifier due to the lower requirements for the switching time can be used. A continuously adjustable valve has the advantage, however, that the amount to be conveyed is very can be set exactly what a reduction in Power consumption of the high pressure fuel pump enables.
Bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausgestaltung der
Hochdruck-Kraftstoffpumpe weist das Mengensteuerventil drei
Anschlüsse auf, wobei ein Anschluss zum Auslass des einen
Förderraums, ein gegenüberliegender Anschluss zum Auslass
des anderen Förderraums, und ein weiterer
gegenüberliegender Anschluss zu einem Hochdruck-Auslass der
Hochdruckpumpe führt. Eine derartige hydraulische Schaltung
hat den Vorteil, dass im Gegensatz zu einem Ventil mit nur
zwei Anschlüssen auf ein ansonsten erforderliches
zusätzliches Rückschlagventil verzichtet werden kann.
Ein solche Hochdruck-Kraftstoffpumpe baut klein und
preiswert.In another embodiment of the high-pressure fuel pump according to the invention, the quantity control valve has three connections, one connection leading to the outlet of one delivery chamber, an opposite connection leading to the outlet of the other delivery chamber, and a further opposite connection leading to a high-pressure outlet of the high-pressure pump. Such a hydraulic circuit has the advantage that, in contrast to a valve with only two connections, an additional check valve that is otherwise required can be dispensed with.
Such a high-pressure fuel pump is small and inexpensive.
Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1- eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe;
- Figur 2
- eine vereinfachte hydraulische Prinzipdarstellung
der Hochdruck-Kraftstoffpumpe von
Figur 1; - Figur 3
- eine Darstellung ähnlich Figur 2 einer abgewandelten Hochdruck-Kraftstoffpumpe;
- Figur 4
- eine Darstellung ähnlich Figur 2 einer nochmals abgewandelten Hochdruck-Kraftstoffpumpe; und
- Figur 5
- eine Darstellung ähnlich Figur 2 einer nochmals abgewandelten Hochdruck-Kraftstoffpumpe.
- Figure 1
- a schematic representation of an internal combustion engine with a high pressure fuel pump;
- Figure 2
- a simplified hydraulic schematic diagram of the high pressure fuel pump of Figure 1;
- Figure 3
- a representation similar to Figure 2 of a modified high pressure fuel pump;
- Figure 4
- a representation similar to Figure 2 of a further modified high pressure fuel pump; and
- Figure 5
- a representation similar to Figure 2 of a further modified high pressure fuel pump.
In Figur 1 trägt eine Brennkraftmaschine insgesamt das
Bezugszeichen 10. Sie umfasst ein Kraftstoffsystem (ohne
Bezugszeichen). Bei diesem fördert eine elektrische
Niederdruckpumpe 14 Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter
16. Von dort gelangt der Kraftstoff über eine Niederdruck-Kraftstoffleitung
18 zu einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20,
welche in Figur 1 nur symbolisch strichpunktiert
dargestellt ist. Sie wird weiter unten im Detail erläutert.
An die Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 ist ein
Druckdämpfer 22 angeschlossen.In Figure 1, an internal combustion engine carries this
Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 fördert in eine
Kraftstoff-Sammelleitung 24, in der im Betrieb der
Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert ist. An diese sind
mehrere Injektoren 26 angeschlossen, welche den Kraftstoff
direkt in ihnen jeweils zugeordnete Brennräume 28
einspritzen. Ein Überdruckventil 30 führt überschüssigen
Kraftstoff aus der Kraftstoff-Sammelleitung 24 in die
Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 zurück. Ein Drucksensor 32
erfasst den in der Kraftstoff-Sammelleitung 24 herrschenden
Druck und leitet entsprechende Signale an ein Steuer- und
Regelgerät 34. Dieses steuert wiederum die Hochdruck-Kraftstoffpumpe
20 an. Diese wird im übrigen direkt über
eine nicht dargestellte Kupplung von einer in Figur 1 nur
symbolisch dargestellten Nockenwelle 36 der
Brennkraftmaschine 10 angetrieben.The high-
Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 der Brennkraftmaschine 10
ist stärker detailliert in Figur 2 dargestellt: Danach
umfasst die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 eine Antriebswelle
38 mit einem Exzenterabschnitt 40. Auf diesem ist ein in
Figur 2 nicht dargestellter Hubring aufgesteckt. Über hier
nicht weiter interessierende Zwischenelemente werden bei
einer Drehung der Antriebswelle 38 vom Exzenterabschnitt 40
drei radial angeordnete Kolben 42, 44 bzw. 46 in eine Hinund
Herbewegung versetzt.The high-
Die Kolben 42 bis 46 sind in einem nicht näher
dargestellten Gehäuse gehalten und begrenzen bereichsweise
Förderräume 48, 50 bzw. 52. Über als Einlassventil
fungierende federbelastete Kugel-Rückschlagventile 54 bis
58 können die Förderräume 48 bis 52 mit der Niederdruck-Kraftstoffleitung
18 verbunden werden. Ähnliche
federbeaufschlagte Kugel-Rückschlagventile 60, 62 und 64
bilden Auslassventile, mit denen die Förderräume 48 bis 52
mit einer Hochdruck-Kraftstoffleitung 66 verbunden werden
können, die zur Kraftstoff-Sammelleitung 24 führt.The
Die Komponenten 42, 48, 54 und 60 gehören zu einem Zylinder
68, die Komponenten 44, 50, 56, 62 zu einem Zylinder 70,
und die Komponenten 46, 52, 58 und 64 zu einem Zylinder 72.
Die Zylinder 68 bis 72 sind folgendermaßen hydraulisch
verschaltet:The
Die Auslassventile 60 und 64 der Zylinder 68 und 72 führen
zu einem Knotenpunkt 74. Dieser ist über ein
federbeaufschlagtes Rückschlagventil 76 mit der Hochdruck-Kraftstoffleitung
66 verbunden. Das Auslassventil 62 des
Zylinders 70 ist mit einem Knotenpunkt 77 verbunden, der
zwischen dem Rückschlagventil 76 und der Hochdruck-Kraftstoffleitung
66 liegt. Der Knotenpunkt 74 ist ferner
über ein stufenlos verstellbares elektromagnetisch
betätigtes Mengensteuerventil 78 und einen Knotenpunkt 80
mit einem Kanal verbunden (ohne Bezugszeichen) verbunden,
an den wiederum alle Einlassventile 54, 56 und 58 und die
Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 angeschlossen sind.Guide the
Wie man deutlich in Figur 2 erkennen kann, sind der
Zylinder 68 und der Zylinder 72 um 180° versetzt zueinander
angeordnet. Da die Kolben 42 und 46 der Zylinder 68 und 72
vom selben Exzenterabschnitt 40 der Antriebswelle 38
angetrieben werden, werden sie bei einer Drehung der
Antriebswelle 38 mit einer Phasenverschiebung von 180° in
ein Hin- und Herbewegung versetzt. Dies bedeutet, dass
dann, wenn sich der Kolben 42 des Zylinders 68 nach radial
auswärts bewegt, sich der Kolben 46 des Zylinders 42 nach
radial einwärts bewegt, und umgekehrt.As can be clearly seen in Figure 2, the
Zur Steuerung der Fördermenge der Hochdruck-Kraftstoffpumpe
20 wird folgendermaßen vorgegangen:To control the delivery rate of the high
Ist die bei einer vorgegebenen Drehzahl der Antriebswelle
38 maximal mögliche Fördermenge der Hochdruck-Kraftstoffpumpe
20 gewünscht, bleibt das Mengensteuerventil
78 in seiner stromlos geschlossenen Stellung. Bei einem
Saughub eines Kolbens 42, 44 oder 46 eines Zylinders 68, 70
oder 72 (ein Saughub entspricht einer nach radial innen
gerichteten Bewegung eines Kolbens 42 bis 46) wird
Kraftstoff aus der Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 über
die Einlassventile 54, 56 bzw. 58 in die Förderräume 48, 50
bzw. 52 der entsprechenden Zylinder 68, 70 bzw. 72
eingesaugt.Is the at a given speed of the
Bei einem Förderhub eines der Kolben 42, 44 bzw. 46 (also
einer nach radial außen gerichteten Bewegung eines der
Kolben 42 bis 46) wird der im Förderraum 48, 50 bzw. 52
eingeschlossene Kraftstoff komprimiert und bei
Überschreiten des Öffnungsdrucks der Auslassventile 60, 62,
64 und 76 in die Kraftstoff-Sammelleitung 24 gepresst.With a delivery stroke of one of the
Sollen jedoch bei einer bestimmten Drehzahl der
Antriebswelle 38 eine geringere als die maximal mögliche
Kraftstoffmenge gefördert werden, wird das
Mengensteuerventil 78 während bestimmter Zeiträume während
der Fördertakte der Zylinder 68 und 72 bestromt und somit
geöffnet. Bei geöffnetem Mengensteuerventil 78 wird der
zwischen dem Rückschlagventil 76 und den Auslassventilen 60
und 64 gelegene Bereich über den Knotenpunkt 74, das
Mengensteuerventil 78 und den Knotenpunkt 80 mit der
Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 verbunden. Der Druck in
diesem Bereich sinkt somit deutlich ab, so dass auch der
Öffnungsdruck der Rückschlagventile 60 bzw. 64 sinkt.However, at a certain
Wird beispielsweise gegen Ende eines Fördertakts des
Kolbens 42 des Zylinders 68 das Mengensteuerventil 78
bestromt und geöffnet, öffnet aufgrund des Druckabfalls in
dem besagten Bereich das Auslassventil 60, so dass der
unter hohem Druck im Förderraum 48 vorhandene Kraftstoff
ausströmen kann. Da währenddessen jedoch der Kolben 46 des
Zylinders 72 eine nach radial einwärts gerichtete Bewegung
ausführt, sich dieser Zylinder also in einem Saugtakt
befindet und das Einlassventil 58 dieses Zylinders 72
geöffnet ist, strömt der aus dem Förderraum 48 entweichende
Kraftstoff über das Mengensteuerventil 78 nicht vollständig
in die Niederdruck-Kraftstoffleitung 18, sondern wenigstens
zum Teil über das geöffnet Einlassventil 58 in den
Förderraum 52 des Zylinders 72.For example, at the end of a funding cycle of the
Wird das Mengensteuerventil 78 in der oben beschriebenen
Weise geöffnet, gelangt somit vergleichsweise wenig
Kraftstoff in die Niederdruck-Kraftstoffleitung 18, so dass
der entsprechende Druckstoß in der Niederdruck-Kraftstoffleitung
18 ebenfalls vergleichsweise gering ist.
Die Komponenten der Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 werden
daher geschont und der geringe Druckstoß kann im
wesentlichen vom Druckdämpfer 22 aufgenommen werden.The
Wenn der Fördertakt des Zylinders 68 beendet ist, schließt
das Mengensteuerventil 78 wieder. Es öffnet dann wieder für
einen bestimmten Zeitraum gegen Endes des Fördertakts des
Zylinders 72, so dass dann der aus dem Förderraum 52
entweichende Kraftstoff über das Auslassventil 64, den
Knotenpunkt 74, das Mengensteuerventil 78, und den
Knotenpunkt 80 zum geöffneten Einlassventil 54 des sich
dann in einem Saugtakt befindenden Kolbens 42 des Zylinders
68 gelangt.When the delivery stroke of
Im Extremfall, wenn die Zylinder 68 und 72 überhaupt keinen
Kraftstoff fördern sollen, bleibt das Mengensteuerventil 78
vollständig geöffnet, ist also ständig bestromt. In diesem
Fall wird der Kraftstoff zwischen den Förderräumen 48 und
52 der Zylinder 68 und 72 hin- und hergepumpt, ohne über
das Rückschlagventil 76 in die Kraftstoff-Sammelleitung 24
zu gelangen.In extreme cases, when
Von alledem unbeeinflusst bleibt die Förderleistung des
Zylinders 70: Dessen Auslassventil 62 ist, wie aus Figur 2
ersichtlich ist, über den Knotenpunkt 77 direkt mit der
Hochdruck-Kraftstoffleitung 66 verbunden. Der entsprechende
Kanal (ohne Bezugszeichen) mündet also stromabwärts vom
Rückschlagventil 76 in die Hochdruck-Kraftstoffleitung 66. The conveying capacity of the
Cylinder 70: Its
Eine Ansteuerung des Mengensteuerventils 78 hat also auf
die Förderleistung des Zylinders 70 keinen Einfluss, dieser
fördert bei drehender Antriebswelle 38 ständig.A control of the
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es
sich beim Mengensteuerventil 78 um ein Schaltventil,
welches zwischen zwei Schaltstellungen hin- und
hergeschaltet werden kann. Möglich ist aber auch der
Einsatz eines stufenlos einstellbaren Ventils. In diesem
Fall kann der Öffnungsdruck der Auslassventile 60 und 64
stufenlos eingestellt werden, was eine besonders präzise
Einstellung der Fördermenge der Hochdruck-Kraftstoffpumpe
20 ermöglicht.It is in the embodiment described above
the
Nun wird unter Bezugnahme auf Figur 3 im Detail auf eine
Abwandlung der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 eingegangen.
Dabei tragen solche Elemente, Komponenten und Bereiche,
welche äquivalente Funktionen zu den entsprechenden
Elementen, Komponenten und Bereichen der Hochdruck-Kraftstoffpumpe
von Figur 2 aufweisen, die gleichen
Bezugszeichen. Sie sind nicht nochmals im Detail erläutert.Now, referring to FIG. 3, a
Modification of the high
Der Unterschied der in Figur 3 dargestellten Hochdruck-Kraftstoffpumpe
zu der in Figur 2 dargestellten betrifft
den Zylinder 70. Diesem ist vorliegend ein schaltbares
Ventil 82 zugeordnet, welches hydraulisch zwischen dem
Förderraum 50 des Zylinders 70 und der Niederdruck-Kraftstoffleitung
18 angeordnet ist. Das Ventil 82 hat zwei
Schaltstellungen: In der Schaltstellung 84 ist das Ventil
82 in beiden Richtungen durchlässig. Es ist also ein freier
Fluidaustausch zwischen dem Förderraum 50 und der
Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 möglich. In der
Schaltstellung 86 arbeitet das Ventil 82 als
federbeaufschlagtes Rückschlagventil 56, entsprechend dem
Einlassventil in Figur 2. The difference of the high pressure fuel pump shown in Figure 3
to that shown in Figure 2
the
Das Ventil 82 ist ebenfalls vom Steuer- und Regelgerät 34
ansteuerbar. Im geöffneten Zustand (Schaltstellung 84) wird
bei einem Saughub des Kolbens 44 des Zylinders 70
Kraftstoff aus der Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 in den
Förderraum 50 eingesaugt und bei dem anschließenden
Förderhub gleich wieder in die Niederdruck-Kraftstoffleitung
18 ausgestoßen. Befindet sich das Ventil
82 dagegen in der Schaltstellung 56, gelangt bei einem
Saughub des Kolbens 44 zwar Kraftstoff aus der Niederdruck-Kraftstoffleitung
18 in den Förderraum 50, bei einem
Förderhub des Kolbens 44 wird der Kraftstoff dagegen über
das Auslassventil 62 und den Knotenpunkt 77 in die
Hochdruckkraftstoffleitung 66 ausgestoßen.The
Über das Ventil 82 kann der Zylinder 70 also aus- und
eingeschaltet werden. Wenn das Ventil 82 sich in der
Schaltstellung 84 befindet, kann es aufgrund der Bewegungen
des Kolbens 44 des Zylinder 70 in der Niederdruck-Kraftstoffleitung
18 ebenfalls zu Druckpulsationen kommen.
Um diese möglichst gering zu halten, ist das Hubvolumen des
Zylinders 70 im Vergleich zu den Hubvolumina der Zylinder
68 und 72 relativ klein.The
Eine weitere Variante einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20
ist in Figur 4 dargestellt. Auch hier tragen solche
Komponenten, Elemente und Bereiche, welche äquivalente
Funktionen zu den vorab beschriebenen Komponenten,
Elementen und Bereichen aufweisen, die gleichen
Bezugszeichen und sind nicht nochmals im Detail erläutert.Another variant of a high-
Die in Figur 4 dargestellte Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20
weist ebenfalls das Ventil 82 auf, mit dem der Zylinder 70
ein- und ausgeschaltet werden kann. Darüber hinaus ist das
Mengensteuerventil 78 als 2/3-Wegeventil ausgebildet, es
verfügt also über zwei Schaltstellungen 86 und 88 und über
drei Anschlüsse 90, 92 und 94. Dies hat den Vorteil, dass
zwischen den Förderräumen 48 und 52 der Zylinder 68 und 72
und der Hochdruck-Kraftstoffleitung 66 insgesamt nur zwei
Rückschlagventile 60 und 64 erforderlich sind.The high-
Möglich wird dies durch folgende hydraulische Verschaltung:
Die Förderräume 48 und 52 der Zylinder 68 und 72 sind
direkt mit dem Mengensteuerventil 78 verbunden. Dabei ist
der Förderraum 52 des Zylinders 72 mit dem Anschluss 90 und
der Förderraum 48 des Zylinders 68 mit dem
gegenüberliegenden Anschluss 94 des Mengensteuerventils 78
verbunden. Parallel zur Verbindung des Förderraums 48 mit
dem Anschluss 94 ist der Förderraum 48 über das
federbelastete Rückschlagventil 60 auch mit dem Knotenpunkt
77 bzw. mit der Hochdruck-Kraftstoffleitung 66 verbunden.This is made possible by the following hydraulic connection:
The
Dieser Knotenpunkt 77 ist auch über das federbelastete
Rückschlagventil 64 mit dem neben dem Anschluss 94
liegenden Anschluss 92 des Mengensteuerventils 78
verbunden. In der Schaltstellung 86 des Mengensteuerventils
78 kann Kraftstoff aus dem Förderraum 52 über die
Anschlüsse 90 und 92 des Mengensteuerventils 78 und das
Rückschlagventil 64 in die Hochdruck-Kraftstoffleitung 66
strömen. Ferner kann Kraftstoff aus dem Förderraum 48 des
Zylinders 68 über das Rückschlagventil 60 in die Hochdruck-Kraftstoffleitung
66 strömen. Der hierzu parallele Zweig,
welcher im Anschluss 94 endet, ist gesperrt.This
In der anderen Schaltstellung 88 des Mengensteuerventils 78
ist der Förderraum 52 über die Anschlüsse 90 und 94
fluidisch direkt mit dem Förderraum 48 des Zylinders 68
verbunden. Der Anschluss 92, welcher über das
Rückschlagventil 64 zur Kraftstoffhochdruck-Kraftstoffleitung
66 führt, ist dagegen gesperrt. In dieser
Schaltstellung kann der Kraftstoff also vom Förderraum 48
in den Förderraum 52 gelangen, und umgekehrt.In the
Das in Figur 5 dargestellte Ausführungsbeispiel einer
Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 entspricht jenem von Figur 4,
mit Ausnahme des Zylinders 70: Dieser kann nicht ein- und
ausgeschaltet werden. Statt dessen ist als Einlassventil 56
ein normales federbeaufschlagtes Rückschlagventil
vorgesehen.The embodiment shown in Figure 5
High-
Claims (8)
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DE (1) | DE10213626A1 (en) |
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- 2002-03-27 DE DE2002113626 patent/DE10213626A1/en not_active Ceased
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