DE19830302A1 - Externally supported radial piston pump for fuel injection system - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit mindestens drei außen abgestützten Kolben, die Kraftstoff nach innen zu einer zentralen Sammelstelle fördern.The invention relates to a radial piston pump for High pressure fuel generation at Fuel injection systems of internal combustion engines, especially with a common rail injection system at least three externally supported pistons that fuel promote internally to a central collection point.
Common-Rail-Systeme für DI-Dieseleinspritzsysteme benötigen eine Pumpe zur Erzeugung von Dieselkraftstoff unter hohem Druck. Je höher der Druck ist, desto stärker werden die einzelnen Elemente der Hochdruckpumpe belastet.Common rail systems for DI diesel injection systems need a pump for generating diesel fuel under high Pressure. The higher the pressure, the stronger they get individual elements of the high pressure pump.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Radialkolbenpumpe bereitzustellen, die einen Druck von bis zu 2000 bar aushält und trotzdem kostengünstig herstellbar ist. Zudem soll der Wirkungsgrad der Radialkolbenpumpe verbessert werden.The object of the present invention is a Provide a radial piston pump that has a pressure of up to withstands up to 2000 bar and can still be manufactured inexpensively is. In addition, the efficiency of the radial piston pump should be improved.
Die Aufgabe ist bei einer Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit mindestens drei außen abgestützten Kolben, die Kraftstoff nach innen zu einer zentralen Sammelstelle fördern, dadurch gelöst, dass im Anschluss an die zentrale Sammelstelle ein Magnetventil angeordnet ist, mit dem die Fördermenge der Radialkolbenpumpe variiert werden kann. Durch die mindestens drei Förderelemente wird ein relativ glatter Verlauf des Förderstroms erreicht. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Magnetventils lässt sich das Totvolumen zwischen den Elementauslassventilen über das zentrale Magnetventil bishin zu einem hochdruckseitigen Rückschlagventil, wo das Rail beginnt, minimieren. Durch die Kombination einer nach innen fördernden Radialkolbenpumpe mit einem zentral angeordneten Magnetventil als Zumesseinheit wird ein physikalisches Wirkprinzip verwirklicht, das der Aufgabe einer Common- Rail-Hochdruckpumpe, nämlich einen Volumenstrom von Kraftstoff in einer zentralen Sammelstelle auf hohen Druck zu bringen, bestens entspricht.The task is for a radial piston pump High pressure fuel generation at Fuel injection systems of internal combustion engines, especially with a common rail injection system at least three externally supported pistons that fuel promote internally to a central collection point, thereby solved that following the central collection point Solenoid valve is arranged with which the flow rate of Radial piston pump can be varied. Through the at least three conveyor elements will be a relatively smooth one Flow rate reached. Through the arrangement of the solenoid valve according to the invention Dead volume between the element outlet valves over the central solenoid valve up to a high pressure side Minimize the check valve where the rail begins. By the combination of an inward-promoting Radial piston pump with a centrally located one Solenoid valve as metering unit becomes a physical Realized principle of action that the task of a common Rail high-pressure pump, namely a volume flow of High pressure fuel in a central collection point to bring, corresponds best.
Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben in Elementbohrungen hin- und herbewegbar sind, die in einem feststehenden Stator radial angeordnet sind und innen in die zentrale Sammelstelle münden, und dass der Stator von einem Rotor umgeben ist, der sich relativ zu dem Stator dreht und mit den Kolben zusammenwirkt, um die Hin- und Herbewegung der Kolben zu erzeugen. Wegen der geringen Anzahl der Einzelteile ist die Abdichtung der zentralen Sammelstelle unproblematisch. Zwischen den einzelnen Kolben und der zentralen Sammelstelle ist jeweils ein Zylinderraum ausgebildet. Der Kraftstoff wird - unterstützt durch eine Vorförderpumpe - über ein Saugventil in den Zylinderraum gesaugt, dort verdichtet und dann über ein Druckventil zu der zentralen Sammelstelle gefördert.This is a special embodiment of the invention characterized that the pistons back and forth in element bores are movable in a fixed stator are arranged radially and inside in the central Collection point and that the stator from a rotor is surrounded, which rotates relative to the stator and with the piston cooperates to reciprocate the To produce pistons. Because of the small number of Individual parts is the seal of the central collection point unproblematic. Between the individual pistons and the The central collection point is a cylinder room educated. The fuel is - supported by a Pre-feed pump - via a suction valve into the cylinder chamber sucked, compressed there and then closed via a pressure valve funded by the central collection point.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Rotors von zwei exzentrischen Kreisen mit unterschiedlichen Durchmessern gebildet ist, wobei der Drehantrieb des Rotors bezüglich des äußeren Kreises konzentrisch zu dem Stator erfolgt. Die Kolben liegen jeweils mit ihrem von der zentralen Sammelstelle abgewandten Ende an der durch den inneren Kreis definierten Mantelfläche des Rotors an. Der Drehantrieb des Rotors kann beispielsweise durch eine Antriebswelle erfolgen, die konzentrisch zu der äußeren Umfangsfläche des Rotors gelagert ist.Another special embodiment of the invention is characterized in that the cross section of the rotor of two eccentric circles with different Diameters is formed, the rotary drive of the rotor concentric with the stator with respect to the outer circle he follows. The pistons are each with their from the central collection point facing away from the by the inner circle defined outer surface of the rotor. Of the Rotary drive of the rotor can, for example, by a Drive shaft are made that are concentric to the outer Circumferential surface of the rotor is mounted.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Rotors von zwei konzentrischen Kreisen mit unterschiedlichen Durchmessern gebildet ist, wobei der Drehantrieb des Rotors bezüglich der Kreise exzentrisch zu dem Stator erfolgt. Diese Variante liefert den Vorteil, dass die Herstellung des Rotors vereinfacht wird.Another special embodiment of the invention is characterized in that the cross section of the rotor of two concentric circles with different Diameters is formed, the rotary drive of the rotor is eccentric to the stator with respect to the circles. This variant provides the advantage that the manufacture of the rotor is simplified.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kolben und dem Rotor jeweils in in der zugehörigen Elementbohrung hin- und herbewegbaren Tassenstössel angeordnet ist. Der Tassenstössel dient zur Aufnahme von Kräften, die im Betrieb der Radialkolbenpumpe quer zu den Kolben wirken. Dadurch wird in vorteilhafter Weise ein Verkanten der Kolben vermieden.Another special embodiment of the invention is characterized in that between the piston and the Rotor back and forth in the associated element bore moveable tappet is arranged. Of the Cup tappet is used to absorb forces in the Operation of the radial piston pump act transversely to the pistons. This will advantageously tilt the Avoided pistons.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der zu dem Rotor gewandten Seite des Tassenstössels eine Laufrolle drehbar gelagert ist. Durch die Laufrolle wird die Reibung zwischen dem Rotor und dem Kolben bzw. dem Tassenstössel vermindert, was zu einer höheren Lebensdauer der Teile führt.Another special embodiment of the invention is characterized in that on the facing the rotor A roller is rotatably mounted on the side of the tappet is. The friction between the Rotor and the piston or the tappet reduced what leads to a longer service life of the parts.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorförderpumpe in die Radialkolbenpumpe integriert ist. Die Integrierung der Vorförderpumpe in die Radialkolbenpumpe liefert den Vorteil einer kompakten Bauweise mit kurzen Leitungen auf der Niederdruck- und Hochdruckseite.Another special embodiment of the invention is characterized in that a pre-feed pump in the Radial piston pump is integrated. The integration of the Pre-feed pump in the radial piston pump provides the advantage a compact design with short cables on the Low pressure and high pressure side.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which with reference to the drawings Embodiment of the invention described in detail is. The can in the claims and in the Description mentioned features each individually or be essential to the invention in any combination.
In der Zeichnung zeigt:The drawing shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe; und Figure 1 is a schematic representation of a first embodiment of the radial piston pump according to the invention. and
Fig. 2 ein Hydraulikschaubild eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Radialkolbenpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 is a hydraulic diagram of a fuel injection system with a radial piston pump according to the present invention.
In der in Fig. 1 gezeigten Schnittdarstellung sieht man einen sternförmig ausgebildeten Stator 1 mit abgerundeten Kanten. In dem Stator 1 sind drei radiale Elementbohrungen 2, 3 und 4 jeweils um 120° zueinander versetzt angeordnet. Die Elementbohrungen 2, 3 und 4 münden in eine zentrale Sammelstelle 10. In den Elementbohrungen 2, 3 und 4 ist jeweils ein Kolben 5, 6 und 7 hin- und herbewegbar aufgenommen.In the embodiment shown in Fig. 1 is seen a sectional view of a star-shaped stator 1 with rounded edges. In the stator 1 , three radial element bores 2 , 3 and 4 are each offset by 120 ° to one another. The element bores 2 , 3 and 4 open into a central collection point 10 . In each of the element bores 2 , 3 and 4 , a piston 5 , 6 and 7 is received so that it can be moved back and forth.
Zwischen den zu der zentralen Sammelstelle 10 gewandten Enden der Kolben 5, 6 und 7 und der zentralen Sammelstelle 10 ist jeweils ein Zylinderraum 11, 12 und 13 ausgebildet. A cylinder space 11 , 12 and 13 is formed between the ends of the pistons 5 , 6 and 7 facing the central collecting point 10 and the central collecting point 10 .
An den von der zentralen Sammelstelle 10 abgewandten Enden der Kolben 5, 6 und 7 liegen Tassenstössel 14, 15 und 16 an. In den Tassenstösseln 14, 15 und 16 ist auf der von den Kolben 5, 6 und 7 abgewandten Seite jeweils ein Sitz 17, 18 und 19 für eine Laufrolle 20, 21 und 22 ausgespart.Cup tappets 14 , 15 and 16 rest on the ends of the pistons 5 , 6 and 7 facing away from the central collecting point 10 . In the cup tappets 14 , 15 and 16 , on the side facing away from the pistons 5 , 6 and 7 , a seat 17 , 18 and 19 for a roller 20 , 21 and 22 is recessed.
Die Laufrollen 20, 21 und 22 liegen an der inneren Mantelfläche 24 eines Rotors 25 an. Die innere Mantelfläche 24 des Rotors 25 ist exzentrisch angeordnet zu der äußeren Mantelfläche 26 des Rotors 25.The rollers 20 , 21 and 22 rest on the inner circumferential surface 24 of a rotor 25 . The inner lateral surface 24 of the rotor 25 is arranged eccentrically to the outer lateral surface 26 of the rotor 25 .
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Radialkolbenpumpe funktioniert wie folgt: Wenn der Rotor 25 in Umfangsrichtung seiner äußeren Mantelfläche 26 durch einen geeigneten, nicht dargestellten Antrieb in Drehung versetzt wird, werden die Kolben 5, 6 und 7 infolge der Exzentrizität der inneren Mantelfläche 24 des Rotors 25 nacheinander zu der zentralen Sammelstelle 10 hinbewegt. Dabei wird in den Zylinderräumen 11, 12 und 13 enthaltener Kraftstoff komprimiert und über nicht dargestellte Druckventile in die zentrale Sammelstelle 10 gefördert. Im Saughub werden die Kolben 5, 6 und 7 beispielsweise durch Federkraft von der zentralen Sammelstelle 10 wegbewegt. Dabei wird durch nicht dargestellte Saugventile Kraftstoff in die Zylinderräume 11, 12 und 13 gesaugt.The radial piston pump shown schematically in Fig. 1 works as follows: If the rotor 25 is rotated in the circumferential direction of its outer lateral surface 26 by a suitable drive, not shown, the pistons 5 , 6 and 7 due to the eccentricity of the inner lateral surface 24 of the Rotors 25 successively moved to the central collection point 10 . Fuel contained in the cylinder chambers 11 , 12 and 13 is compressed and fed into the central collection point 10 via pressure valves (not shown). In the suction stroke, the pistons 5 , 6 and 7 are moved away from the central collecting point 10 , for example by spring force. In this case, fuel is sucked into the cylinder chambers 11 , 12 and 13 by suction valves, not shown.
In dem in Fig. 2 dargestellten Hydraulikschaubild sieht man einen Tank 30, in dem sich Kraftstoff 31 befindet. Über eine Kraftstoffleitung 32 wird mit Hilfe einer Vorförderpumpe 33 Kraftstoff in eine insgesamt mit 34 bezeichnete Radialkolbenpumpe gefördert. Die Radialkolbenpumpe 34 umfasst drei radial angeordnete Kolben 35, 36 und 37, die Kraftstoff aus der Leitung 32 in Zylinderräume 38, 39 und 40 ansaugen. Zu diesem Zweck ist in der Leitung 32 jeweils vor dem zugehörigen Zylinderraum 38, 39 und 40 ein Saugventil 41, 42 und 43 angeordnet. Die Saugventile 41, 42 und 43 sind als Rückschlagventile ausgebildet und sorgen dafür, dass der Kraftstoff zwar aus der Leitung 32 in die Zylinderräume 38, 39 und 40 gelangen kann, aber nicht mehr zurück.The hydraulic diagram shown in FIG. 2 shows a tank 30 in which fuel 31 is located. Fuel is conveyed via a fuel line 32 with the aid of a prefeed pump 33 into a radial piston pump, designated overall by 34. The radial piston pump 34 comprises three radially arranged pistons 35 , 36 and 37 , which draw fuel from the line 32 into cylinder spaces 38 , 39 and 40 . For this purpose, a suction valve 41 , 42 and 43 is arranged in the line 32 in front of the associated cylinder space 38 , 39 and 40 . The suction valves 41 , 42 and 43 are designed as non-return valves and ensure that the fuel can reach the cylinder spaces 38 , 39 and 40 from the line 32 , but cannot return.
In Förderrichtung gesehen sind nach den Zylinderräumen 38, 39 und 40 Druckventile 45, 46 und 47 angeordnet, durch die der Kraftstoff zu einer zentralen Sammelstelle 44 gelangt.Viewed in the direction of delivery, pressure valves 45 , 46 and 47 are arranged after the cylinder spaces 38 , 39 and 40 , through which the fuel reaches a central collecting point 44 .
Von der zentralen Sammelstelle 44 gelangt der Kraftstoff über eine Leitung 48 zu einem nicht dargestellten "Common- Rail". Dabei bedeutet "Common-Rail" soviel wie "gemeinsame Leitung". Im Gegensatz zu herkömmlichen Hochdruckeinspritzsystemen, in denen der Kraftstoff über getrennte Leitungen zu den einzelnen Brennräumen gefördert wird, werden die Einspritzdüsen in Common-Rail- Einspritzsystemen aus einer gemeinsamen Leitung gespeist.From the central collecting point 44 , the fuel reaches a common rail (not shown) via a line 48 . "Common rail" means "common line". In contrast to conventional high-pressure injection systems, in which the fuel is conveyed to the individual combustion chambers via separate lines, the injection nozzles in common rail injection systems are fed from a common line.
Von der zentralen Sammelstelle 44 führt eine Kraftstoffrückführleitung 50 zu der Kraftstoffleitung 32. In der Kraftstoffrückführleitung 50 ist ein 2/2-Wegeventil 51 angeordnet, das elektromagnetisch betätigbar und mit einer Federrückstellung ausgestattet ist. In der in Fig. 2 dargestellten Position des 2/2-Wegeventils 51 gelangt der Kraftstoff aus der zentralen Sammelstelle 44 über die Rückführleitung 50 zurück in die Leitung 32.A fuel return line 50 leads from the central collection point 44 to the fuel line 32 . In the fuel return line 50 a 2/2-way valve 51 is arranged, which is equipped with electromagnetically operable spring return. In the position of the 2/2-way valve 51 shown in FIG. 2, the fuel passes from the central collection point 44 via the return line 50 back into the line 32 .
Die in Fig. 2 dargestellte Ventilstellung ist zum Beispiel dann sinnvoll, wenn in dem nicht dargestellten Rail ausreichend mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff vorhanden ist. Die Radialkolbenpumpe 34 fördert in diesem Zustand zwar konstruktionsbedingt weiter, aber der Kraftstoff wird nicht mit dem Raildruck beaufschlagt.The valve position shown in FIG. 2 is useful, for example, if there is sufficient fuel at high pressure in the rail, not shown. In this state, the radial piston pump 34 continues to deliver by design, but the rail pressure is not applied to the fuel.
Sobald im Rail nicht mehr genügend mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff vorhanden ist, schaltet das Magnetventil 51 um, so dass die Kraftstoffrückführleitung 50 verschlossen ist. Daraufhin fördert die Radialkolbenpumpe 34 Kraftstoff über die Leitung 48 zum Rail.As soon as there is no longer sufficient high-pressure fuel in the rail, the solenoid valve 51 switches over, so that the fuel return line 50 is closed. The radial piston pump 34 then delivers fuel via line 48 to the rail.
Claims (7)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8131 | Rejection |