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Die
Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe.
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Hochdruckpumpen
unterliegen starken Beanspruchungen, wenn sie Drücken von beispielsweise 2000
bar ausgesetzt sind. Derartige vergleichsweise hohe Drücke stellen
sowohl hohe Anforderungen an das Material der Hochdruckpumpe als
auch an deren Konstruktion. Gleichzeitig müssen von derartigen Hochdruckpumpen
große
Kräfte
aufgenommen werden.
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In
der
DE 34 46 107 A1 ist
ein Aggregat für Pumpen
zum Einsatz bei hohen Drücken
offenbart, mit einem Pumpkolben, der in eine Flüssigkeit mit schmierenden und
nicht rostenden Eigenschaften eintaucht, die getrennt von der zu
pumpenden Flüssigkeit
ist.
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Die
DE 195 07 295 B4 offenbart
eine Kolbenpumpe für
einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder, in dessen
Zylinderbohrung ein Verdrängerkolben
geführt
ist, der einen Verdrängerraum bestimmt,
dem ein Fördermittel über ein
Einlassventil zuführbar
und aus dem das druckbeaufschlagte Fördermittel über ein Auslassventil abführbar ist,
wobei ein von dem Verdrängerraum
entfernter Endabschnitt des Verdrängerkolbens auf einem Gleitschuh
einer Antriebseinrichtung abgestützt
ist, und eine Rückstelleinrichtung
unmittelbar an einem auf den Gleitschuh wirkenden Stützkolben
angreift, der koaxial zum Verdrängerkolben
am Zylinder geführt
ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hochdruckpumpe zu schaffen, die
auch bei hohen Pumpendrücken
einem geringen Verschleiß unterliegt und
einen zuverlässigen
und präzisen
Betrieb ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale des Anspruchs 1 Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
Erfindung zeichnet sich aus durch eine Hochdruckpumpe mit einem
Pumpengehäuse
und wenigstens einer Pumpeneinheit mit einem Zylinderraum mit einer
Längsachse,
in dem ein Hochdruckkolben axial bewegbar angeordnet ist. Der Antrieb der
Hochdruckpumpe erfolgt über
eine Antriebswelle, die Antriebswelle steht mit einem ersten Kolben
der wenigstens einen Pumpeneinheit in Wirkverbindung und ein Druckraum
der wenigstens einen Pumpeneinheit ist durch den ersten Kolben mit
einem ersten Druck beaufschlagbar. Der Druckraum steht mit einem
zweiten Kolben der wenigstens einen Pumpeneinheit in Wirkverbindung,
welcher seinerseits mit dem Hochdruckkolben in Wirk verbindung steht.
Der zweite Kolben weist eine dem Druckraum zugewandte und diesen
begrenzende Fläche
auf und der Hochdruckkolben weist eine dem Zylinderraum zugewandte
und diesen begrenzende Fläche
auf, die kleiner ist als die dem Druckraum zugewandte und diesen
begrenzende Fläche,
und der erste Kolben ist relativ zu dem zweiten Kolben so angeordnet,
dass der erste Kolben und der zweite Kolben bei bestimmungsgemäßem Einsatz
richtungsgleich bewegbar sind.
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Da
die dem Zylinderraum zugewandte und diesen begrenzende Fläche des
Hochdruckkolbens kleiner ist als die dem Druckraum zugewandte und diesen
begrenzende Fläche
des zweiten Kolbens, wird eine Druckübersetzung im Sinne einer Druckerhöhung vom
Druckraum zum Zylinderraum ermöglicht.
Die Druckübersetzung
ergibt sich aus dem Verhältnis
der dem Druckraum zugewandten und diesen begrenzende Fläche des
zweiten Kolbens und der dem Zylinderraum zugewandten und diesen
begrenzende Fläche
des Hochdruckkolbens. Aufgrund der Druckübersetzung reicht bereits ein
geringer Druck im Druckraum aus, um einen hohen Druck im Zylinderraum
zu erzeugen. Somit muss in dem Druckraum lediglich ein geringer
Druck, der kleiner als der Druck im Zylinderraum ist, erzeugt werden, was
bei geeigneter Wahl der Druckübersetzung
auf einfache Weise über
die Antriebswelle und den mit ihr in Wirkverbindung stehenden ersten
Kolben erreicht werden kann. Dies hat den Vorteil, dass in dem Druckraum
nur relativ geringe Beanspruchungen an der Antriebswelle sowie am
ersten Kolben auftreten.
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Durch
die Anordnung des ersten Kolbens relativ zu dem zweiten Kolben derart,
dass der erste und der zweite Kolben bei bestimmungsgemäßen Einsatz
richtungsgleich bewegbar sind, ist ein einfacher und kompakter Aufbau
der Hochdruckpumpe, insbesondere der wenigstens einen Pumpeneinheit, möglich.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Kolben
koaxial zu dem Hochdruckkolben angeordnet. Dies kann insbesondere eine
Vereinfachung der Fertigung der Hochdruckpumpe darstellen, da die
Bohrungen für
den Zylinderraum, den Druckraum und andere in dem Pumpengehäuse angeordnete
Räume und
Kammern in einem Arbeitsgang realisiert werden können.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der
erste Kolben als Stößelbecher ausgebildet.
Dies ist besonders vorteilhaft, da damit eine bessere Führung des
ersten Kolbens in dem Pumpengehäuse
erzielt werden kann, insbesondere wenn Teile des Stößelbechers
in dem Pumpengehäuse
geführt
werden können.
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In
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist
der Stößelbecher
eine ringförmige
Stirnfläche
auf, die eine Begrenzungsfläche
des Druckraums ausbildet. Damit ist eine besonders raumsparende
Anordnung des Stößelbechers
im Pumpengehäuse
möglich,
wodurch insbesondere die Baulänge
der wenigstens einen Pumpeneinheit reduziert werden kann.
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In
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
ist der Druckraum mit einem Druckfluid gefüllt, das über eine Druckraumzulaufleitung
zufüllbar
ist, und die Druckraumzulaufleitung weist ein Druckraumeinlassventil
auf. Dies ermöglicht
eine besonders einfache Art der Zuführung von Druckfluid, insbesondere
im Falle einer Leckage.
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In
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
das Druckraumeinlassventil ein Volumenstromre gelventil. Damit ist
eine besonders präzise
Zumessung von Druckfluid möglich,
die zum Ausgleich einer Leckage von Druckfluid notwendig ist. Durch
eine präzise
Zumessung von Druckfluid kann ein besonders gleichmäßiges Übertragungsverhalten
vom ersten Kolben auf den zweiten Kolben und den Hochdruckkolben
erreicht werden.
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In
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
das Druckraumeinlassventil ein Rückschlagventil.
Dies ist eine besonders einfache und kostengünstige Ventilart, bei der eine
zuverlässige
Zumessung von Druckfluid zum Druckfluidleckageausgleich möglich ist
und das Zurückströmen von
Druckfluid in die Druckraumzulaufleitung verhindert werden kann.
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In
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
die Hochdruckpumpe eine Radialkolbenpumpe mit mindestens zwei Pumpeneinheiten.
Mit einer derartigen Pumpe können
besonders hohe Einspritzdrücke
realisiert werden.
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In
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
die Hochdruckpumpe eine Reihenkolbenpumpe mit mindestens zwei Pumpeneinheiten.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer Hochdruckpumpe in einer ersten Ausführungsform
in einem Längsschnitt,
und
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2 eine
Pumpeneinheit einer weiteren Ausführungsform der Hochdruckpumpe
in einem Längsschnitt.
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1 zeigt
eine Hochdruckpumpe 10 mit einem Pumpengehäuse 12 und
drei Pumpeneinheiten 13, 13a, 13b, die
zueinander in einem Winkel von jeweils 120 Grad angeordnet ist.
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Die
Hochdruckpumpe 10 weist zentral eine Antriebswelle 14 auf,
die mit einem Exzenterring 16 in Wirkverbindung steht und
in einer Drehrichtung D entgegen dem Uhrzeigersinn drehbar im Pumpengehäuse 12 gelagert
ist. Anstelle des Exzenterrings kann eine Nockenwelle als Antriebswelle 14 verwendet
werden. In diesem Fall kann die Anzahl der Förder- und Kompressionshübe über die
Anzahl der Nocken vorgegeben werden. Die Anzahl der Förder- beziehungsweise
Kompressionshübe
entspricht dabei der Anzahl der Nocken.
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Die
Pumpeneinheiten 13, 13a, 13b sind identisch
aufgebaut. Im Folgenden soll die Pumpeneinheit 13 stellvertretend
auch für
die anderen beiden Pumpeneinheiten 13a, 13b beschrieben
werden.
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Die
Pumpeneinheit 13 besteht im Wesentlichen aus einem ersten
Kolben 18, einem zweiten Kolben 24 und einem Hochdruckkolben 30,
die zueinander koaxial angeordnet sind. Der zweite Kolben 24 und
der Hochdruckkolben 30 können als einzelne Bauteile
oder miteinander einstückig
ausgebildet sein. Zwischen dem ersten Kolben 18 und dem
zweiten Kolben 24 ist ein Druckraum 22 angeordnet,
zwischen dem Pumpengehäuse 12 und
dem zweiten Kolben 24 auf der dem Druckraum 22 abgewandten Seite
des zweiten Kolbens 24 ist eine Zwischenkammer 26 angeordnet,
die mit dem Druckraum 22 hydraulisch gekoppelt ist, und
auf der der Zwischenkammer 26 abgewandten Seite des Hochdruckkolbens 30 befindet
sich ein Zylinderraum 32. Der Zylinderraum 32 weist
eine vorzugsweise zentrale Längsachse
L auf, die in der hier dargestellten Ausführungsform die zentrale Längsachse
der gesamten Pumpeneinheit 13 bildet.
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Der
erste Kolben 18 ist axial bewegbar in einer Bohrung in
dem Pumpengehäuse 12 gelagert und
steht mit dem Exzenterring 16 in Wirkverbindung. Der erste
Kolben 18 wird mittels einer ersten Feder 20 in
ständiger
Anlage an den Exzenterring 16 gehalten. Damit kann ein
Abheben und Wiederauftreffen des ersten Kolbens 18 auf
den Exzenterring 16 vermieden werden, was zu Beschädigungen
sowohl des Exzenterrings 16 als auch des ersten Kolbens 18 führen könnte.
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Zwischen
dem Pumpengehäuse 12 und
dem zweiten Kolben 24 ist in der Zwischenkammer 26 eine
zweite Feder 28 angeordnet, welche einem Kompressionshub
des Hochdruckkolbens 30 entgegenwirkt. Die zweite Feder 28 stützt sich
dazu vorzugsweise am Pumpengehäuse 12 und
am zweiten Kolben 24 ab. Die zweite Feder 28 übt eine
Kraft auf den zweiten Kolben 24 sowie den mit ihm verbundenen
Hochdruckkolben 30 auf, durch die sie ohne das Einwirken
weiterer Kräfte
in ihre Ausgangsposition gelangen können.
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Um
den Zylinderraum 32 mit Fluid befüllen zu können, weist dieser eine Zylinderraumzulaufleitung 33 auf,
in der vorzugsweise ein Zylinderraumeinlassventil 34 angeordnet
ist. Das Zylinderraumeinlassventil 34 erleichtert die Befüllung des
Zylinderraums 32 und verhindert beim Befüllen das
Zurückströmen des
Fluids aus der Zylinderraumzulaufleitung 33. Der Zylinderraum 32 weist
weiter eine Zylinderraumablaufleitung 35 und ein in dieser
angeordnetes Zylinderraumauslassventil 36 auf. Damit kann
Fluid aus dem Zylinderraum 32 ausgestoßen werden.
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Der
erste Kolben 18 steht in Wirkverbindung mit dem Druckraum 22.
Während
des Kompressionshubs des ersten Kolbens 18 beaufschlagt
der erste Kolben 18 den Druckraum 22 mit einem
ersten Druck P1. Der Druckraum 22 steht ebenfalls in Wirkverbindung
mit dem zweiten Kolben 24. Damit wird der zweite Kolben 24 mit
dem im Druckraum 22 herrschenden und vom ersten Kolben 18 aufgeprägten ersten
Druck P1 beaufschlagt. Aufgrund der Druckbeaufschlagung wird der
zweite Kolben 24 richtungsgleich mit dem ersten Kolben 18 aus
seiner Ruhelage herausbewegt und führt dadurch einen Hub aus.
Da der zweite Kolben 24 in Wirkverbindung mit dem Hochdruckkolben 30 steht,
führt auch
der Hochdruckkolben 30 richtungsgleich mit dem ersten Kolben 18 und
dem zweiten Kolben 24 einen Hub durch und beaufschlagt
dabei den Zylinderraum 32 mit einem zweiten Druck P2.
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Der
zweite Kolben 24 weist eine dem Druckraum 22 zugewandte
und diesen begrenzende Fläche 52 auf.
Der Hochdruckkolben 30 weist eine dem Zylinderraum 32 zugewandte
und diesen begrenzende Fläche 54 auf.
Letztere ist kleiner als die dem Druckraum 22 zugewandte
und diesen begrenzende Fläche 52 des
zweiten Kolbens 24.
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Die
Druckübersetzung
P2/P1 ergibt sich mittels der Formel P2/P1 = A1/A2. Hierbei ist
P1 der erste Druck im Druckraum 22, P2 der zweite Druck
im Zylinderraum 32, A1 das Flächenmaß der dem Druckraum 22 zugewandten
und diesen begrenzende Fläche 52 und
A2 das Flächenmaß der dem
Zylinderraum 32 zugewandten und diesen begrenzende Fläche 54.
Aufgrund der Druckübersetzung
lässt sich mit
einem verhältnismäßig kleinen
ersten Druck P1 im Druckraum 22 ein verhältnismäßig großer zwei ter Druck
P2 im Zylinderraum 32 herstellen. Bei einem Verhältnis der
Flächenmaße von A1/A2
= 20 ergibt sich beispielsweise bei einem ersten Druck P1 = 100 bar
ein zweiter Druck P2 = 2000 bar. Trotz des hohen zweiten Drucks
P2 im Zylinderraum 32 wird der Exzenterring 16 sowie
der erste Kolben 18 nur gering belastet, da diese lediglich
einen Druck von P1 = 100 bar aufnehmen müssen. Die hohen Drücke treten ausschließlich zwischen
dem Hochdruckkolben 30 und dem zweiten Kolben 24 auf.
Diese hohen Drücke sind
jedoch für
die beiden Kolben 24, 30 unproblematisch, da zwischen
dem Hochdruckkolben 32 und dem zweiten Kolben 24 keine
Relativbewegung auftritt, wie dies etwa zwischen dem Exzenterring 16 und dem
ersten Kolben 18 der Fall ist.
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Der
Druckraum 22 ist mit einem im Wesentlichen inkompressiblen
Druckfluid gefüllt.
Als Druckfluid eignet sich insbesondere ein Schmieröl. Durch
die Verwendung eines Schmieröls
werden die beweglichen Teile der Hochdruckpumpe gleichzeitig geschmiert.
Eine zusätzliche
Schmierstoffzufuhr ist somit nicht erforderlich, was den Aufbau
der Hochdruckpumpe vereinfacht. Durch die Schmierung der beweglichen
Bauteile wird die Reibung verringert und dadurch die Lebensdauer
der Hochdruckpumpe wesentlich erhöht.
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Um
einen Leckagestrom des Druckfluids aus dem Druckraum 22 auszugleichen,
weist der Druckraum 22 eine Druckraumzulaufleitung 37 auf.
In der Druckraumzulaufleitung 37 ist ein Druckraumeinlassventil 38 angeordnet,
das vorzugsweise ein Rückschlagventil
ist. Das als Rückschlagventil
ausgebildete Druckraumeinlassventil 38 erleichtert die
Befüllung
des Druckraums 22 und verhindert beim Befüllen das
Zurückströmen des
Druckfluids aus der Druckraumzulaufleitung 37.
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Die
mit dem Druckraum 22 hydraulisch gekoppelte Zwischenkammer 26 weist
eine Druckraumablaufleitung 39 und ein in dieser angeordnetes Druckraumauslassventil 40 auf,
das bevorzugt ein Rückschlagventil
ist. Damit kann im Bedarfsfall Druckfluid aus der Zwischenkammer 26 bzw.
dem mit dieser hydraulisch gekoppelten Druckraum 22 abgelassen
werden.
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Durch
die koaxiale Anordnung des ersten Kolbens 18 zu dem Hochdruckkolben 30 wird
eine richtungsgleiche Bewegung des ersten Kolbens 18, des
zweiten Kolbens 24 und des Hochdruckkolbens 30 erreicht.
Diese koaxiale Anordnung führt
zu einem besonders einfachen und kompakten Aufbau der Hochdruckpumpe 10.
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Im
Folgenden soll die Funktionsweise der ersten Ausführungsform
der Hochdruckpumpe gemäß 1 detailliert
beschrieben werden: Im Ausgangszustand sollen sich der erste Kolben 18,
der zweite Kolben 24 und der Hochdruckkolben 30 in
einer Position in der Pumpeneinheit 13 befinden, in der sie
jeweils einen minimalen Abstand zur Antriebswelle 14 aufweisen.
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Durch
eine Drehbewegung der Antriebswelle 14 in Drehrichtung
D gegen den Uhrzeigersinn wird der erste Kolben 18 durch
den Exzenterring 16 axial von der Antriebswelle 14 wegbewegt
und verdichtet dabei in dem Druckraum 22 Druckfluid auf
einen ersten Druck P1. Der Druck P1 wirkt auf die dem Druckraum 22 zugewandte
und diesen begrenzende Fläche 52 des
zweiten Kolbens 24. Der zweite Kolben 24 steht
in Wirkverbindung mit der Zwischenkammer 26. Durch den
an der Fläche 52 anliegenden
Druck P1 des zweiten Kolbens 24 können der zweite Kolben 24 sowie
der mit diesem formschlüssig
verbundene Hochdruckkolben 30 eine Bewegung in gleicher Richtung
wie der erste Kolben 18 ausführen. Dabei sind das Zylinderraumeinlassventil 34 und
das Zylinderraumauslassventil 36 geschlossen. Durch die
Bewegung des Hochdruckkolbens 30 kann eine Kompression
des im Zylinderraum 32 befindlichen Fluids erfolgen. Das
komprimierte Fluid kann im Anschluss an den Kompressionshub über das
nun geöffnete
Zylinderraumauslassventil 36 und die Zylinderraumablaufleitung 35 ausgestoßen werden.
Handelt es sich bei der Hochdruckpumpe beispielsweise um eine Kraftstoffhochdruckpumpe
einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, so kann das mit
hohem Druck beaufschlagte Fluid zu einem Hochdruckkraftstoffspeicher,
dem so genannten Common Rail, gelangen.
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Um
den durch den Kompressionshub entstehenden Druck P1 in der Zwischenkammer 26 wieder abbauen
zu können,
wird während
des Kompressionshub das Druckraumauslassventil 40 geöffnet und das
sich in der Zwischenkammer 26 befindliche Druckfluid über die
Druckraumablaufleitung 39 ausgeschoben.
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Im
Weiteren wird der erste Kolben 18 durch die entgegen dem
Uhrzeigersinn erfolgende Bewegung D der Antriebswelle 14 mittels
des Exzenterrings 16 radial zur Antriebswelle 14 hin
bewegt. Dabei wird der Druckraum 22 über das als Rückschlagventil
ausgebildete Druckraumeinlassventil 38 und die Druckraumzulaufleitung 37 mit
Druckfluid befüllt. Der
Hochdruckkolben 30 wird zusammen mit dem zweiten Kolben 24 durch
die Federkraft der zweiten Feder 28 richtungsgleich mit
dem ersten Kolben 18 auf die Antriebswelle 14 hin
bewegt. Über
das Zylinderraumeinlassventil 34 und die Zylinderraumzulaufleitung 33 wird
dabei der Zylinderraum 32 mit Fluid befüllt. Die Kolben 18, 24, 30 haben
nun wieder ihren Ausgangszustand mit einem minimalen Abstand zur Antriebswelle 14 erreicht.
An schließend
kann wieder ein neuer Hub zur Kompression der Medien erfolgen.
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In 2 ist
eine Pumpeneinheit 13 einer zweiten Ausführungsform
der Hochdruckpumpe gezeigt.
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In
dem Pumpengehäuse 12 ist
der erste Kolben 18 axial bewegbar gelagert, wobei der
erste Kolben 18 als Stößelbecher
ausgebildet ist. Der als Stößelbecher
ausgebildete erste Kolben 18 hat einen Bodenabschnitt 42 und
einen an diesen anschließenden
ringförmigen
Seitenwandabschnitt 44. Der Seitenwandabschnitt 44 weist
in seinem oberen Bereich eine ringförmige Stirnfläche 46 und
der Bodenabschnitt 42 in seinem unteren Bereich eine Stirnfläche 50 auf. Über die
Stirnfläche 50 des
Bodenabschnitts 42 des ersten Kolbens 18 steht
der erste Kolben 18 mit einer nicht dargestellten Nockenwelle
oder einem nicht dargestellten Exzenterring in Wirkverbindung. Dabei
wird der erste Kolben 18 mittels der ersten Feder 20,
die im Druckraum 22 angeordnet ist, in ständiger Anlage
an die Nockenwelle bzw. den Exzenterring gehalten.
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Der
Seitenwandabschnitt 44 ist in einem ringförmigen Spalt 56 des
Pumpengehäuses 12 geführt. In
dem Seitenwandabschnitt 44 des ersten Kolbens 18 sind
Dichtungen 48 eingebracht.
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Der
als Stößelbecher
ausgebildete erste Kolben 18 steht über die ringförmige Stirnfläche 46,
die eine Begrenzungsfläche
des Druckraums 22 ausbildet, mit dem Druckraum 22 in
Wirkverbindung. Während
eines Kompressionshubs des als Stößelbecher ausgebildeten ersten
Kolbens 18 beaufschlagt der erste Kolben 18 über die
ringförmige
Stirnfläche 46 den
Druckraum 22 mit dem ersten Druck P1. Über die Fläche 52, die dem Druckraum 22 zugewandt
ist und diesen begrenzt, steht der Druckraum 22 mit dem zweiten
Kolben 24 in Wirkverbindung, wodurch dieser mit dem im
ersten Druckraum 22 herrschenden ersten Druck P1 beaufschlagt
wird. Damit kann der zweite Kolben 24 richtungsgleich mit
dem ersten Kolben 18 aus seiner Ruhelage herausbewegt werden und
einen Hub ausführen.
Der zweite Kolben 24 steht wiederum in Wirkverbindung mit
dem Hochdruckkolben 30, so dass auch der Hochdruckkolben 30 richtungsgleich
mit dem ersten Kolben 18 und dem zweiten Kolben 24 einen
Kompressionshub ausführen und
damit den Zylinderraum 32 mit dem zweiten Druck P2 beaufschlagen
kann. Das Verhältnis
von zweitem Druck P2 zu erstem Druck P1 ergibt sich wieder, wie
für die
erste Ausführungsform
detailliert dargestellt, aus dem Verhältnis der Flächenmaße A1 und
A2.
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Durch
die Ausbildung des ersten Kolbens 18 als Stößelbecher
mit der eine Begrenzungsfläche des
Druckraums 22 ausbildenden ringförmigen Stirnfläche 46 und
den im Pumpengehäuse 12 Platz
sparend ausgebildeten Druckraum 22 wird eine besonders
raumsparende Ausführung
der Pumpeneinheit 13 und damit der gesamten Hochdruckpumpe 10 möglich.
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Zwischen
dem Pumpengehäuse 12 und
dem zweiten Kolben 24 ist die zweite Feder 28 angeordnet,
welche dem Kompressionshub des Hochdruckkolbens 30 entgegenwirkt.
Die zweite Feder 28 sorgt dafür, dass der zweite Kolben 24 sowie
der mit ihm gekoppelte Hochdruckkolben 30 im Anschluss
an den Kompressionshub wieder in seine Ausgangsposition, die gekennzeichnet
ist durch den minimalen Abstand der Kolben 24, 30 von
der Antriebswelle 14, zurückgelangt. Die zweite Feder 28 stützt sich
dabei vorteilhafterweise am Gehäuse 12 und
am zweiten Kolben 24 ab.
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In
der Druckraumzulaufleitung 37 ist das Druckraumeinlassventil 38 angeordnet,
das vorzugsweise als Volumenstromregelventil ausgebildet ist, um
eine besonders präzise
Zumessung von Druckfluid zu ermöglichen.
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Der
weitere Aufbau der Pumpeneinheit 13 der zweiten Ausführungsform
der Hochdruckpumpe ist identisch mit dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Die
Pumpeneinheit 13 kann sowohl in einer als Radialkolbenpumpe
als auch in einer als Reihenkolbenpumpe ausgeführten Hochdruckpumpe Anwendung
finden.
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Im
Folgenden wird die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform
der Hochdruckpumpe 10 anhand der Pumpeneinheit 13 detailliert
beschrieben. Hierbei wird im Wesentlichen auf die funktionalen Unterschiede
der zweiten Ausführungsform
der Hochdruckpumpe gegenüber
der ersten Ausführungsform
eingegangen.
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Bewegt
sich der erste Kolben 18 nach oben, so wird das im Druckraum 22 befindliche
Druckfluid komprimiert und mit dem ersten Druck P1 beaufschlagt.
Dieser erste Druck P1 wirkt über
den Druckraum 22 auf die dem Druckraum 22 zugewandte
und diesen begrenzende Fläche 52.
Der an der dem Druckraum 22 zugewandten und diesen begrenzende
Fläche 52 anliegende
Druck P1 bewirkt, dass der zweite Kolben 24 und der Hochdruckkolben 30 richtungsgleich
mit dem ersten Kolben 18 nach oben bewegt werden und einen
Kompressionshub ausführen.
Damit erfolgt, wie im ersten Ausführungsbeispiel bereits detailliert
beschrieben, eine Kompression des im Zylinderraum 32 befindlichen
Fluids. Das komprimierte Fluid kann im Anschluss an den Kompressionshub über die
Zylinderraumablaufleitung 35 ausge stoßen werden. Die Zylinderraumablaufleitung 35 kann,
falls die Hochdruckpumpe 10 eine Kraftstoffhochdruckpumpe
ist, mit dem Common Rail verbunden sein.
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Nach
Abschluss des Kompressionshubs bewegt die zweite Feder 28 den
zweiten Kolben 24 und den Hochdruckkolben 30 wieder
zurück
in ihre Ausgangspositionen. Dabei wird gleichzeitig Fluid über die
Zylinderraumzulaufleitung 33 in den Zylinderraum 32 gesaugt.
Gleichzeitig wird der erste Kolben 18 richtungsgleich mit
dem zweiten Kolben 24 und dem Hochdruckkolben 30 zurückgefahren
und in dem Druckraum 22 kann die Leckage über das
Druckraumeinlassventil 38 ausgeglichen werden.
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Durch
die Ausbildung des Druckraumeinlassventils 38 als Volumenstromregelventil
kann dem Druckraum 22 Druckfluid besonders präzise zugemessen
werden. Dies kann insbesondere im Teillastbereich der Hochdruckpumpe
von Bedeutung sein, da in diesem Fall eine Reduzierung der Menge
an Druckfluid möglich
ist.