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DE102018203769A1 - Fuel delivery device for cryogenic fuels - Google Patents

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DE102018203769A1
DE102018203769A1 DE102018203769.8A DE102018203769A DE102018203769A1 DE 102018203769 A1 DE102018203769 A1 DE 102018203769A1 DE 102018203769 A DE102018203769 A DE 102018203769A DE 102018203769 A1 DE102018203769 A1 DE 102018203769A1
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drive
fuel delivery
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Reinhard Schmid
Dirk Schnittger
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe, umfassend eine Kolbenpumpe (1) zur Förderung des kryogenen Kraftstoffs auf Hochdruck, wobei die Kolbenpumpe (1) einen hin- und herbeweglichen Pumpenkolben (2) mit einem Antriebskolben (3) aufweist, der in einer Zylinderbohrung (4) eines Gehäuseteils (5) aufgenommen ist und in der Zylinderbohrung (4) einen Antriebsraum (6) begrenzt, der mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar ist, so dass der Pumpenkolben (2) hydraulisch antreibbar ist. Erfindungsgemäß wirken der Antriebskolben (3) und das Gehäuseteil (5) ein Schieberventil (8) ausbildend zusammen, wobei mittels des Schieberventils (8) der Zulauf des hydraulischen Druckmittels in den Antriebsraum (6) und/oder der Ablauf des hydraulischen Druckmittels aus dem Antriebsraum (6) in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkolbens (2) steuerbar ist bzw. sind.The invention relates to a fuel delivery device for cryogenic fuels, comprising a piston pump (1) for conveying the cryogenic fuel to high pressure, wherein the piston pump (1) has a reciprocating pump piston (2) with a drive piston (3) in a cylinder bore (4) of a housing part (5) is received and in the cylinder bore (4) defines a drive space (6) which can be acted upon by a hydraulic pressure medium, so that the pump piston (2) is hydraulically driven. According to the invention, the drive piston (3) and the housing part (5) act together to form a slide valve (8), wherein the inlet of the hydraulic pressure medium into the drive chamber (6) and / or the outlet of the hydraulic pressure medium from the drive space are by means of the slide valve (8) (6) is controllable in dependence on the axial position of the pump piston (2) or are.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel delivery device for cryogenic fuels having the features of the preamble of claim 1.

Bei dem kryogenen Kraftstoff kann es sich insbesondere um Erdgas („Natural Gas“ = NG) handeln, das an Bord eines Kraftfahrzeugs zum Betreiben einer Brennkraftmaschine in flüssiger Form („Liquefied Natural Gas“ = LNG) in einem speziell dafür ausgelegten Tank bevorratet wird.The cryogenic fuel may in particular be natural gas (NG) stored on board a motor vehicle for operating a liquefied natural gas (LNG) in a specially designed tank.

Stand der TechnikState of the art

Aus der EP 2 541 062 A1 ist eine Kolbenpumpe für kryogene Kraftstoffe, insbesondere für Erdgas, mit einem hin und her beweglichen Pumpenkolben bekannt. Der Pumpenkolben begrenzt einen Pumpenarbeitsraum, der mit flüssigem Erdgas befüllbar ist, so dass im Pumpenarbeitsraum vorhandenes flüssiges Erdgas über eine Hubbewegung des Pumpenkolbens mit Hochdruck beaufschlagbar ist. Andernends begrenzt der Pumpenkolben einen Antriebsraum, der mit einem hydraulischen Druckmittel befüllbar ist, um den Pumpenkolben in einer Hubbewegung anzutreiben. Alternativ wird ein elektrischer, pneumatischer oder mechanischer Antrieb vorgeschlagen.From the EP 2 541 062 A1 is a piston pump for cryogenic fuels, especially for natural gas, known with a reciprocating pump piston. The pump piston defines a pump working space, which can be filled with liquid natural gas, so that in the pump working space existing liquid natural gas can be acted upon by a lifting movement of the pump piston with high pressure. At the other end of the pump piston limits a drive space which can be filled with a hydraulic pressure medium to drive the pump piston in a reciprocating motion. Alternatively, an electric, pneumatic or mechanical drive is proposed.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe mit einer als Kolbenpumpe ausgeführten Kraftstoffhochdruckpumpe anzugeben, die hydraulisch antreibbar ist und eine hohe Dynamik bei zugleich gesteigerter Robustheit besitzt.Based on the above-mentioned prior art, the present invention has the object to provide a fuel delivery device for cryogenic fuels with a designed as a piston pump high-pressure fuel pump, which is hydraulically driven and has high dynamics at the same time increased robustness.

Zur Lösung der Aufgabe wird die Kraftstofffördereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.To solve the problem, the fuel delivery device with the features of claim 1 is proposed. Advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorgeschlagene Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe umfasst eine Kolbenpumpe zur Förderung des kryogenen Kraftstoffs auf Hochdruck, wobei die Kolbenpumpe einen hin- und herbeweglichen Pumpenkolben mit einem Antriebskolben aufweist, der in einer Zylinderbohrung eines Gehäuseteils aufgenommen ist und in der Zylinderbohrung einen Antriebsraum begrenzt. Der Antriebsraum ist mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar, so dass der Pumpenkolben hydraulisch antreibbar ist. Erfindungsgemäß wirken der Antriebskolben und das Gehäuseteil ein Schieberventil ausbildend zusammen. Mittels des Schieberventils ist bzw. sind der Zulauf des hydraulischen Druckmittels in den Antriebsraum und/oder der Ablauf des hydraulischen Druckmittels aus dem Antriebsraum in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkolbens steuerbar. Das heißt, dass mittels des Schieberventils der im Antriebsraum herrschende hydraulische Druck und demzufolge eine auf den Pumpenkolben wirkende hydraulische Druckkraft exakt einstellbar sind. Die Hin- und Herbewegungen des Pumpenkolbens sind somit präzise steuerbar. Insbesondere können Druckverhältnisse geschaffen werden, die zu einer verbesserten Dynamik führen.The proposed fuel delivery device for cryogenic fuels comprises a piston pump for delivering the cryogenic fuel to high pressure, the piston pump having a reciprocating pump piston with a drive piston received in a cylinder bore of a housing part and defining a drive space in the cylinder bore. The drive space is acted upon by a hydraulic pressure medium, so that the pump piston is hydraulically driven. According to the invention, the drive piston and the housing part cooperate to form a slide valve. By means of the slide valve is or are the inlet of the hydraulic pressure medium in the drive space and / or the flow of the hydraulic pressure medium from the drive chamber in dependence on the axial position of the pump piston controllable. That is, by means of the slide valve, the hydraulic pressure prevailing in the drive chamber and consequently a hydraulic pressure force acting on the pump piston can be set exactly. The reciprocating movements of the pump piston are thus precisely controlled. In particular, pressure conditions can be created that lead to improved dynamics.

Ferner kann über das mindestens eine Schieberventil der Volumenstrom des hydraulischen Druckmittels in Zulaufrichtung und/oder in Ablaufrichtung gesteuert werden. Das heißt, dass in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkolbens der Zulauf in dem Antriebsraum und/oder der Ablauf aus dem Antriebsraum variiert, insbesondere gedrosselt, werden kann, um beispielsweise eine Endlagendämpfung des Pumpenkolbens zu erzielen. Auf diese Weise kann die Robustheit der Kolbenpumpe gesteigert werden.Furthermore, the volume flow of the hydraulic pressure medium in the inlet direction and / or in the outlet direction can be controlled via the at least one slide valve. That is, depending on the axial position of the pump piston, the inlet in the drive space and / or the outlet from the drive space varies, in particular throttled, can be, for example, to achieve a cushioning of the pump piston. In this way, the robustness of the piston pump can be increased.

Die Rückstellung des Pumpenkolbens kann mechanisch, insbesondere mit Hilfe einer Feder oder ebenfalls hydraulisch bewirkt werden.The provision of the pump piston can be effected mechanically, in particular by means of a spring or also hydraulically.

Um die Rückstellung des Pumpenkolbens ebenfalls hydraulisch zu bewirken, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass der Antriebskolben den Antriebsraum von einem weiteren in der Zylinderbohrung ausgebildeten und mit dem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbaren Antriebsraum trennt.To bring about the provision of the pump piston also hydraulically, it is proposed in a further development of the invention that the drive piston separates the drive space from another in the cylinder bore and acted upon by the hydraulic pressure medium drive space.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Antriebskolben und das Gehäuseteil ein weiteres Schieberventil ausbildend zusammenwirken und mittels des weiteren Schieberventils der Zulauf des hydraulischen Druckmittels in den weiteren Antriebsraum und/oder der Ablauf des hydraulischen Druckmittels aus dem weiteren Antriebsraum in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkolbens steuerbar ist. Die Hin- und Herbewegungen des Pumpenkolbens können somit noch präziser gesteuert werden. Ferner kann die Dynamik der Kolbenpumpe weiter gesteigert werden.Furthermore, it is proposed that the drive piston and the housing part cooperating form a further slide valve and by means of the further slide valve, the inlet of the hydraulic pressure medium in the further drive space and / or the flow of the hydraulic pressure medium from the further drive space in dependence on the axial position of the pump piston is controllable. The reciprocating movements of the pump piston can thus be controlled even more precisely. Furthermore, the dynamics of the piston pump can be further increased.

Die beiden Antriebsräume werden vorzugsweise abwechselnd mit dem hydraulischen Druckmittel beaufschlagt. Während der eine Antriebsraum mit dem hydraulischen Druckmittel beaufschlagt wird, wird der jeweils andere Antriebsraum entlastet. Die Hin- und Herbewegungen des Pumpenkolbens werden demnach über die jeweils am Antriebskolben anliegenden Druckverhältnisse gesteuert. Das heißt, dass der Antrieb der Kolbenpumpe rein hydraulisch bewirkt wird, so dass eine mechanische Feder zur Rückstellung des Pumpenkolbens entbehrlich ist.The two drive spaces are preferably acted upon alternately with the hydraulic pressure medium. While the one drive space is acted upon by the hydraulic pressure medium, the other drive space is relieved. The reciprocating movements of the pump piston are therefore controlled by the voltage applied to the drive piston pressure conditions. This means that the drive of the piston pump is effected purely hydraulically, so that a mechanical spring for returning the pump piston is dispensable.

Bevorzugt ist im Gehäuseteil mindestens ein Zulaufkanal für das hydraulische Druckmittel ausgebildet, der im Wesentlichen radial in Bezug auf die Zylinderbohrung ausgerichtet ist und/oder in einen die Zylinderbohrung erweiternden Ringkanal mündet. Der Zulaufkanal ist einem Antriebsraum zugeordnet, so dass hierüber der Zulauf in diesen Antriebsraum steuerbar ist. Um beide Antriebsräume abwechselnd mit dem hydraulischen Druckmittel zu beaufschlagen, sind vorzugsweise mindestens zwei im Gehäuseteil ausgebildete Zulaufkanäle vorgesehen. Die im Wesentlichen radiale Ausrichtung des mindestens einen Zulaufkanals in Bezug auf die im Gehäuseteil ausgebildete Zylinderbohrung besitzt den Vorteil, dass der Zulaufkanal in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkolbens über den Antriebskolben steuerbar ist. Das heißt, dass in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkolbens eine Verbindung des Zulaufkanals mit dem jeweiligen Antriebsraum hergestellt oder zumindest teilweise unterbrochen ist, um beispielsweise den Zulauf in den Antriebsraum zu drosseln oder in Gänze zu unterbinden. Sofern der Zulaufkanal in einen im Gehäuseteil ausgebildeten Ringkanal mündet, besitzt dies den Vorteil, dass der Zulauf in den jeweiligen Antriebsraum unabhängig von der Winkellage des Antriebskolbens in Bezug auf das Gehäuseteil steuerbar ist. Preferably, at least one inlet channel for the hydraulic pressure medium is formed in the housing part, which is aligned substantially radially with respect to the cylinder bore and / or opens into an annular bore extending the cylinder bore. The inlet channel is assigned to a drive space, so that hereby the inlet in this drive space is controllable. To act on both drive spaces alternately with the hydraulic pressure medium, preferably at least two inlet channels formed in the housing part are provided. The substantially radial orientation of the at least one inlet channel with respect to the cylinder bore formed in the housing part has the advantage that the inlet channel is controllable via the drive piston in dependence on the axial position of the pump piston. This means that, depending on the axial position of the pump piston, a connection of the inlet channel with the respective drive space is established or at least partially interrupted in order for example to throttle the feed into the drive space or to stop it entirely. If the inlet channel opens into an annular channel formed in the housing part, this has the advantage that the inlet in the respective drive chamber can be controlled independently of the angular position of the drive piston with respect to the housing part.

Des Weiteren bevorzugt ist bzw. sind der Zulaufkanal und/oder der Ringkanal über mindestens einen im Antriebskolben ausgebildeten Verbindungskanal mit einem Antriebsraum verbunden oder in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkolbens mit einem Antriebsraum verbindbar. Über den mindestens einen im Antriebskolben ausgebildeten Verbindungskanal kann demnach das über den Zulaufkanal und/oder den Ringkanal zulaufende hydraulische Druckmittel dem Antriebsraum zugeführt werden. Der Verbindungkanal kann hierzu als eine Schrägbohrung ausgeführt sein, die von radial außen bis zu einer Stirnfläche des Antriebskolbens geführt ist. Alternativ oder ergänzend kann der mindestens eine Verbindungskanal als eine den Antriebskolben durchsetzende Radialbohrung ausgeführt sein, die über mindestens einen als Axialbohrung oder Schrägbohrung ausgeführten weiteren Verbindungskanal mit dem jeweiligen Antriebsraum verbunden ist.Furthermore, the inlet channel and / or the annular channel is / are preferably connected to a drive space via at least one connecting channel formed in the drive piston or can be connected to a drive space as a function of the axial position of the pump piston. Accordingly, via the inlet channel and / or the annular channel tapered hydraulic pressure fluid can be supplied to the drive space via the at least one connecting channel formed in the drive piston. For this purpose, the connection channel can be designed as an oblique bore, which is guided from radially outside to an end face of the drive piston. Alternatively or additionally, the at least one connecting channel can be designed as a radial bore passing through the drive piston, which is connected to the respective drive space via at least one further connecting channel designed as an axial bore or oblique bore.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der mindestens eine im Antriebskolben des Pumpenkolbens ausgebildete Verbindungskanal in eine umlaufende Ringnut mündet, die in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkolbens zumindest abschnittsweise in Überdeckung mit dem im Gehäuseteil ausgebildeten Zulaufkanal und/oder Ringkanal bringbar ist. Die Ringnut stellt sicher, dass unabhängig von der Winkellage des Pumpenkolbens in Bezug auf das Gehäuseteil eine Verbindung des mindestens einen im Gehäuseteil ausgebildeten Zulaufkanals mit dem mindestens einen im Antriebskolben ausgebildeten Verbindungskanal herstellbar ist. Die im Antriebskolben ausgebildete Ringnut kann alternativ oder ergänzend zu einem im Gehäuseteil ausgebildeten Ringkanal vorgesehen sein.In a further development of the invention, it is proposed that the at least one connecting channel formed in the drive piston of the pump piston opens into a circumferential annular groove which, depending on the axial position of the pump piston, can at least partially overlap with the inlet channel and / or annular channel formed in the housing part. The annular groove ensures that, irrespective of the angular position of the pump piston with respect to the housing part, a connection of the at least one inlet channel formed in the housing part to the at least one connecting channel formed in the drive piston can be produced. The annular groove formed in the drive piston may be provided as an alternative or in addition to an annular channel formed in the housing part.

Ferner wird vorgeschlagen, dass der mindestens eine im Gehäuseteil ausgebildete Ringkanal und/oder die mindestens eine im Antriebskolben ausgebildete Ringnut eine von einer rechteckigen Querschnittsform abweichende Geometrie besitzt bzw. besitzen. Beispielsweise kann bzw. können der Ringkanal und/oder die Ringnut einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Eine von einer rechteckigen Querschnittsform abweichende Geometrie besitzt den Vorteil, dass im Falle einer zu erzielenden Drosselung des Zulaufs von hydraulischem Druckmittel in einen Antriebsraum ein Drosselspalt geschaffen werden kann, der in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkolbens sowohl in axialer als auch in radialer Richtung variiert. Auf diese Weise kann die Drosselkennlinie beeinflusst werden.It is also proposed that the at least one annular channel formed in the housing part and / or the at least one annular groove formed in the drive piston has or have a geometry deviating from a rectangular cross-sectional shape. For example, the annular channel and / or the annular groove can have a trapezoidal cross-section. A deviating from a rectangular cross-sectional geometry has the advantage that in the case of an achievable throttling of the inlet of hydraulic pressure medium in a drive space, a throttle gap can be created which varies depending on the axial position of the pump piston in both the axial and in the radial direction , In this way, the throttle characteristic can be influenced.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet der mindestens eine Zulaufkanal zumindest abschnittsweise zugleich einen Ablaufkanal aus, über den der jeweilige Antriebsraum entlastbar ist. Das heißt, dass der Zulaufkanal einen separaten Ablaufkanal ersetzt, wodurch die Fertigung der Kolbenpumpe vereinfacht wird. Ferner sinkt der Anschlussaufwand.According to a preferred embodiment of the invention, the at least one inlet channel forms at least in sections at the same time a drainage channel, via which the respective drive space can be relieved. This means that the inlet channel replaces a separate outlet channel, which simplifies the production of the piston pump. Furthermore, the connection costs are reduced.

Bevorzugt ist der mindestens eine Zulaufkanal über ein Wegeventil abwechselnd mit einer Hochdruckleitung und einer Niederdruckleitung für das hydraulische Druckmittel verbindbar, so dass in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Wegeventils der Zulaufkanal in Zulaufrichtung oder in Ablaufrichtung von dem hydraulischen Druckmittel durchströmt wird. Vorzugsweise ist das Wegeventil als 3/2-Wegeventil oder als 4/2-Wegeventil ausgeführt. Über das 4/2-Wegeventil sind beide Antriebsräume jeweils abwechselnd mit der Hochdruckleitung bzw. der Niederdruckleitung für das hydraulische Druckmittel verbindbar. Die beiden Antriebsräume sind somit abwechselnd mit dem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar, so dass jeweils ein Antriebsraum druckbeaufschlagt und der jeweils andere Antriebsraum entlastet wird. Im Förderbetrieb der Kolbenpumpe wird der erste Antriebsraum mit dem hydraulischen Druckmittel beaufschlagt, während der zweite Antriebsraum entlastet wird. Im Saugbetrieb der Kolbenpumpe verhält es sich umgekehrt, wobei der Pumpenkolben in seine Ausgangslage zurückgestellt wird.Preferably, the at least one inlet channel via a directional control valve is alternately connected to a high-pressure line and a low-pressure line for the hydraulic pressure medium, so that flows through the hydraulic pressure medium in response to the switching position of the directional control valve of the inlet channel in the inlet direction or in the drain direction. Preferably, the directional control valve is designed as a 3/2-way valve or as a 4/2-way valve. Both drive spaces can be alternately connected to the high-pressure line or the low-pressure line for the hydraulic pressure medium via the 4/2-way valve. The two drive spaces are thus alternately acted upon by the hydraulic pressure medium, so that each pressurizes a drive space and the other drive space is relieved. In the conveying operation of the piston pump, the first drive space is acted upon by the hydraulic pressure medium, while the second drive space is relieved. In the suction operation of the piston pump, it behaves vice versa, wherein the pump piston is returned to its original position.

Um eine schnelle Rückstellung des Pumpenkolbens in seine Ausgangslage zu erreichen, wird als weiterbildende Maßnahme vorgeschlagen, dass im Antriebskolben des Pumpenkolbens und/oder im Gehäuseteil mindestens ein Ablaufkanal ausgebildet ist. Der Ablaufkanal vergrößert den zur Entlastung des jeweiligen Antriebsraums zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnitt, so dass die Entlastung beschleunigt wird. In der Folge kann die Dynamik des Pumpenkolbens weiter gesteigert werden. Vorzugsweise ist in den Ablaufkanal ein in Ablaufrichtung öffnendes Rückschlagventil integriert. In order to achieve a quick return of the pump piston to its initial position, it is proposed as a further development measure that at least one drainage channel is formed in the drive piston of the pump piston and / or in the housing part. The drainage channel increases the discharge the respective drive space available flow cross-section, so that the discharge is accelerated. As a result, the dynamics of the pump piston can be further increased. Preferably, a check valve opening in the direction of flow is integrated into the drainage channel.

Dadurch ist sichergestellt, dass über den Ablaufkanal kein hydraulisches Druckmittel zulaufen kann, sondern weiterhin eine Zulaufdrosselung erzielt wird. Weiterhin vorzugsweise ist der mindestens eine Ablaufkanal über das mindestens eine Schieberventil zu- und abschaltbar.This ensures that no hydraulic pressure medium can flow through the drainage channel, but rather an inlet throttling is achieved. Further preferably, the at least one flow channel via the at least one slide valve and can be switched off.

Bevorzugt ist der zweite Antriebsraum als Ringraum ausgeführt, der radial innen durch einen Kolbenabschnitt des Pumpenkolbens begrenzt wird, der gegenüber dem Antriebskolben einen reduzierten Außendurchmesser besitzt. Weiterhin bevorzugt erfolgt die Beaufschlagung des zweiten Antriebsraums mit dem hydraulischen Druckmittel über mehrere Verbindungskanäle, die im Antriebskolben als Schrägbohrungen ausgeführt sind. Auf diese Weise kann eine möglichst gleichmäßige Beaufschlagung des Ringraums mit dem hydraulischen Druckmittel bewirkt werden.Preferably, the second drive space is designed as an annular space, which is bounded radially inwardly by a piston portion of the pump piston, which has a reduced outer diameter relative to the drive piston. Further preferably, the admission of the second drive space with the hydraulic pressure medium via a plurality of connecting channels, which are designed in the drive piston as oblique holes. In this way, the most uniform possible application of the annular space with the hydraulic pressure medium can be effected.

Darüber hinaus bevorzugt weist der Antriebskolben an seinem dem ersten Antriebsraum zugewandten Ende eine vorzugsweise radial außen angeordnete, ringförmige Anschlagkante auf. Dadurch ist sichergestellt, dass mit Anschlagen des Antriebskolbens ein hydraulisches Mindestvolumen im ersten Antriebsraum erhalten bleibt, das hydraulischen Klebeeffekten entgegenwirkt. Auch diese Maßnahme trägt somit zur Steigerung der Dynamik bei.In addition, preferably, the drive piston at its end facing the first drive space on a preferably radially outwardly disposed, annular stop edge. This ensures that stopping of the drive piston maintains a minimum hydraulic volume in the first drive space, which counteracts hydraulic adhesive effects. This measure also contributes to increasing the dynamics.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

  • 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftstofffördereinrichtung mit Kolbenpumpe,
  • 2a, b jeweils einen vergrößerten Ausschnitt der 1 im Bereich des Antriebs der Kolbenpumpe, a) zu Beginn eines Förderhubs und b) während eines Förderhubs,
  • 3a, b jeweils einen vergrößerten Ausschnitt der 1 im Bereich des Antriebs der Kolbenpumpe, a) zu Beginn eines Saughubs und b) während eines Saughubs,
  • 4 einen vergrößerten Ausschnitt der 2b,
  • 5 einen vergrößerten Ausschnitt der 2b mit modifiziertem Antriebskolben,
  • 6a, b jeweils einen schematischen Längsschnitt durch eine Kolbenpumpe einer weiteren erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung im Bereich des Antriebs, a) zu Beginn eines Förderhubs und b) während eines Förderhubs,
  • 7a, b jeweils einen schematischen Längsschnitt durch die Kolbenpumpe der weiteren erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung im Bereich des Antriebs, a) zu Beginn eines Saughubs und b) während eines Saughubs,
  • 8 einen schematischen Längsschnitt durch eine Kolbenpumpe einer Kraftstofffördereinrichtung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform,
  • 9 einen schematischen Längsschnitt durch eine Kolbenpumpe einer Kraftstofffördereinrichtung gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform, und
  • 10 einen schematischen Längsschnitt durch eine Kolbenpumpe einer Kraftstofffördereinrichtung gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform.
Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. These show:
  • 1 a schematic longitudinal section through a fuel delivery device according to the invention with piston pump,
  • 2a, b each an enlarged section of the 1 in the region of the drive of the piston pump, a) at the beginning of a delivery stroke and b) during a delivery stroke,
  • 3a, b each an enlarged section of the 1 in the region of the drive of the piston pump, a) at the beginning of a suction stroke and b) during a suction stroke,
  • 4 an enlarged section of the 2 B .
  • 5 an enlarged section of the 2 B with modified drive piston,
  • 6a, b in each case a schematic longitudinal section through a piston pump of a further fuel delivery device according to the invention in the region of the drive, a) at the beginning of a delivery stroke and b) during a delivery stroke,
  • 7a, b in each case a schematic longitudinal section through the piston pump of the further fuel delivery device according to the invention in the region of the drive, a) at the beginning of a suction stroke and b) during a suction stroke,
  • 8th a schematic longitudinal section through a piston pump of a fuel delivery device according to a third preferred embodiment,
  • 9 a schematic longitudinal section through a piston pump of a fuel delivery device according to a fourth preferred embodiment, and
  • 10 a schematic longitudinal section through a piston pump of a fuel delivery device according to a fifth preferred embodiment.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Die in der 1 dargestellte erfindungsgemäße Kraftstofffördereinrichtung dient der Versorgung einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) eines Kraftfahrzeugs mit einem kryogenen Kraftstoff, wobei es sich insbesondere um Erdgas handeln kann. Der kryogene Kraftstoff wird in einem Tank 27 bevorratet, in dem eine Pumpe 28 aufgenommen ist, mittels welcher der kryogene Kraftstoff einer Kolbenpumpe 1 zur Förderung des kryogenen Kraftstoffs auf Hochdruck zuführbar ist.The in the 1 represented fuel delivery device according to the invention serves to supply an internal combustion engine (not shown) of a motor vehicle with a cryogenic fuel, which may in particular be natural gas. The cryogenic fuel is in a tank 27 Stored in which a pump 28 is received, by means of which the cryogenic fuel of a piston pump 1 to promote the cryogenic fuel to high pressure can be supplied.

Die Kolbenpumpe 1 zur Förderung des kryogenen Kraftstoffs auf Hochdruck weist einen hin- und herbeweglichen Pumpenkolben 2 auf, der einenends einen Kompressionsraum 22 begrenzt, in dem der Kraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt wird. Der Kompressionsraum 22 ist über einen Einlass 23 mit integriertem Einlassventil 24 mit dem kryogenen Kraftstoff befüllbar. Der mit Hochdruck beaufschlagte kryogene Kraftstoff verlässt den Kompressionsraum 22 über einen Auslass 25, in den ein Rückschlagventil 26 integriert ist.The piston pump 1 to promote the cryogenic fuel to high pressure has a reciprocating pump piston 2 on, one end a compression room 22 limited, in which the fuel is subjected to high pressure. The compression room 22 is over an inlet 23 with integrated inlet valve 24 filled with the cryogenic fuel. The high-pressure cryogenic fuel leaves the compression chamber 22 via an outlet 25 in a check valve 26 is integrated.

Der Pumpenkolben 2 der Kolbenpumpe 1 weist andernends einen Antriebskolben 3 auf, der in einer Zylinderbohrung 4 eines Gehäuseteils 5 aufgenommen ist und innerhalb der Zylinderbohrung 4 einen ersten Antriebsraum 6 und einen zweiten Antriebsraum 7 begrenzt. Der zweite Antriebsraum 7 ist als Ringraum ausgeführt, der radial innen von einem Kolbenabschnitt 18 des Pumpenkolbens 2 begrenzt wird, der gegenüber dem Antriebskolben 3 einen verringerten Außendurchmesser besitzt.The pump piston 2 the piston pump 1 at the other end has a drive piston 3 up in a cylinder bore 4 a housing part 5 is included and inside the cylinder bore 4 a first drive space 6 and a second drive space 7 limited. The second drive room 7 is designed as an annular space, the radially inward of a piston section 18 of the pump piston 2 is limited, the opposite to the drive piston 3 has a reduced outer diameter.

Der erste Antriebsraum 6 und der zweite Antriebsraum 7 sind über ein Wegeventil 13 abwechselnd mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar, während der jeweils andere Antriebsraum 7, 6 entlastet wird, so dass in Abhängigkeit von den jeweils am Antriebskolben 3 anliegenden hydraulischen Druckverhältnissen der Pumpenkolben 2 einen Förderhub oder einen Saughub ausführt. Um eine Druckbeaufschlagung oder Entlastung eines Antriebsraums 6, 7 zu bewirken, ist dieser über das Wegeventil 13 wahlweise mit einer Hochdruckleitung 14 oder einer Niederdruckleitung 15 für das hydraulische Druckmittel verbindbar. Die Verbindung ist dabei über mindestens einen im Gehäuseteil 5 ausgebildeten Zulaufkanal 9, 9' sowie mindestens einen im Antriebskolben 3 ausgebildeten Verbindungskanal 11, 11' herstellbar, die in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkolbens in Überdeckung bringbar sind.The first drive room 6 and the second drive space 7 are via a directional valve 13 alternately acted upon by a hydraulic pressure medium, while the other drive space 7 . 6 is relieved, so that, depending on the respectively on the drive piston 3 adjacent hydraulic pressure conditions of the pump piston 2 performs a delivery stroke or a suction stroke. To pressurize or discharge a drive space 6 . 7 to effect this is via the directional control valve 13 optionally with a high-pressure line 14 or a low pressure line 15 connectable to the hydraulic pressure medium. The connection is via at least one in the housing part 5 trained inlet channel 9 . 9 ' and at least one in the drive piston 3 trained connection channel 11 . 11 ' produced, which can be brought into overlap depending on the axial position of the pump piston.

Da in dem dargestellten Ausführungsbeispiel beide Antriebsräume 6, 7 über das Wegeventil 13 mit dem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar sind, ist jedem Antriebsraum 6, 7 ein Zulaufkanal 9, 9' sowie mindestens ein Verbindungskanal 11, 11' zugeordnet. Die Zulaufkanäle 9, 9' münden jeweils in einen im Gehäuseteil 5 ausgebildeten Ringkanal 10, 10', so dass eine Verbindung des Zulaufkanals 9, 9' mit dem zugehörigen Verbindungskanal 11, 11' jeweils unabhängig von der Winkellage des Pumpenkolbens 2 in Bezug auf das Gehäuseteil 5 herstellbar ist. Die im Antriebskolben 3 ausgebildeten Verbindungskanäle 11, 11' münden zudem in Ringnuten 12, 12', die in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkolbens 2 in Überdeckung mit den Ringkanälen 10, 10' bringbar sind. Auf diese Weise bildet der Antriebskolben 3 gemeinsam mit dem Gehäuseteil 5 ein erstes Schieberventil 8 sowie ein zweites Schieberventil 8' zur Steuerung des Zulaufs des hydraulischen Druckmittels in den jeweiligen Antriebsraum 6, 7 aus. Über die Schieberventile 8, 8' kann insbesondere der Zulauf des hydraulischen Druckmittels in den jeweiligen Antriebsraum 6, 7 gedrosselt werden, um beispielsweise eine Endlagendämpfung zu erzielen.As in the illustrated embodiment, both drive spaces 6 . 7 via the directional valve 13 can be acted upon by the hydraulic pressure medium is each drive space 6 . 7 an inlet channel 9 . 9 ' and at least one connecting channel 11 . 11 ' assigned. The inlet channels 9 . 9 ' each lead into one in the housing part 5 trained annular channel 10 . 10 ' , so that a connection of the inlet channel 9 . 9 ' with the associated connection channel 11 . 11 ' each independent of the angular position of the pump piston 2 with respect to the housing part 5 can be produced. The in the drive piston 3 trained connection channels 11 . 11 ' also open in ring grooves 12 . 12 ' , which depends on the axial position of the pump piston 2 in overlap with the ring channels 10 . 10 ' can be brought. In this way, the drive piston forms 3 together with the housing part 5 a first slide valve 8th and a second slide valve 8th' for controlling the inlet of the hydraulic pressure medium in the respective drive space 6 . 7 out. About the slide valves 8th . 8th' In particular, the inlet of the hydraulic pressure medium in the respective drive space 6 . 7 be throttled, for example, to achieve cushioning.

Den 2a und 2b ist jeweils eine Darstellung der Antriebsseite der Kolbenpumpe 1 im Förderbetrieb zu entnehmen. Das Wegeventil 13 befindet sich hierzu in einer ersten Schaltstellung, in welcher der dem ersten Antriebsraum 6 zugeordnete Zulaufkanal 9 mit der Hochdruckleitung 14 verbunden ist, während der dem zweiten Antriebsraum 7 zugeordnete Zulaufkanal 9' über das Wegeventil 13 mit der Niederdruckleitung 15 verbunden ist. Das heißt, dass der erste Antriebsraum 6 mit dem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar ist, während der zweite Antriebsraum 7 entlastet wird. Der Pumpenkolben 2 bewegt sich dabei nach unten (siehe Pfeil). In Abhängigkeit von der Schaltstellung der beiden Schieberventile 8, 8' kann jedoch der Zulauf von hydraulischem Druckmittel in den ersten Antriebsraum 6 und/oder der Ablauf von hydraulischem Druckmittel aus dem zweiten Antriebsraum 7 gedrosselt werden.The 2a and 2 B is in each case a representation of the drive side of the piston pump 1 in the conveying operation. The directional valve 13 is located for this purpose in a first switching position, in which the first drive space 6 assigned inlet channel 9 with the high pressure line 14 is connected while the second drive space 7 assigned inlet channel 9 ' via the directional valve 13 with the low pressure line 15 connected is. That means that the first drive space 6 can be acted upon by the hydraulic pressure medium, while the second drive space 7 is relieved. The pump piston 2 moves downwards (see arrow). Depending on the switching position of the two slide valves 8th . 8th' However, the supply of hydraulic pressure medium in the first drive space 6 and / or the flow of hydraulic pressure fluid from the second drive space 7 be throttled.

Wie der 2a zu entnehmen ist, befindet sich zu Beginn des Förderhubs des Pumpenkolbens 2 die im Antriebskolben 3 ausgebildete Ringnut 12 auf Höhe des im Gehäuseteils 5 ausgebildeten Ringkanals 10, so dass der Zulauf von hydraulischem Druckmittel in den ersten Antriebsraum 6 ungedrosselt erfolgt. Das heißt, dass sich der erste Antriebsraum 6 schnell mit hydraulischem Druckmittel füllt, so dass sich der Antriebskolben 3 einschließlich der Ringnut 12 nach unten bewegen. Dadurch verringert sich der Überdeckungsbereich der Ringnut 12 mit dem Ringkanal 10, so dass der Zulauf des hydraulischen Druckmittels in den ersten Antriebsraum 6 zunächst gedrosselt und schließlich unterbrochen wird (siehe 2b). Dies hat zur Folge, dass die Bewegung des Pumpenkolbens 2 abgebremst wird. Der gedrosselte Zulauf in den ersten Antriebsraum führt somit zu einer Endlagendämpfung.Again 2a can be seen, is located at the beginning of the delivery stroke of the pump piston 2 in the drive piston 3 trained annular groove 12 at the height of the housing part 5 trained annular channel 10 , so that the inflow of hydraulic pressure fluid into the first drive space 6 unthrottled takes place. That means that the first drive space 6 quickly filled with hydraulic pressure fluid, so that the drive piston 3 including the ring groove 12 move down. This reduces the coverage area of the annular groove 12 with the ring channel 10 , so that the inlet of the hydraulic pressure medium in the first drive space 6 first throttled and finally interrupted (see 2 B) , As a result, the movement of the pump piston 2 is slowed down. The throttled inlet into the first drive space thus leads to a cushioning.

Alternativ oder ergänzend kann zur Endlagendämpfung das zweite Schieberventil 8' derart eingestellt sein, dass kurz vor Erreichen der Endlage der Ablauf von hydraulischem Druckmittel aus dem zweiten Antriebsraum 7 gedrosselt bzw. unterbunden wird, so dass im zweiten Antriebsraum 7 ein die Bewegung des Antriebskolbens 3 abbremsendes Druckpolster ausgebildet wird.Alternatively or additionally, for end cushioning, the second slide valve 8th' be set so that shortly before reaching the end position of the flow of hydraulic pressure fluid from the second drive space 7 is throttled or prevented, so that in the second drive space 7 a the movement of the drive piston 3 decelerating pressure pad is formed.

Zur Rückstellung des Pumpenkolbens 2 wird das Wegeventil 13 in eine zweite Schalstellung überführt (siehe 3a und 3b), so dass nunmehr der dem zweiten Antriebsraum 7 zugeordnete Zulaufkanal 9' mit der Hochdruckleitung 14 verbunden ist, während der dem ersten Antriebsraum 6 zugeordnete Zulaufkanal 9 mit der Niederdruckleitung 15 verbunden ist. Der zweite Antriebsraum 7 kann nunmehr mit dem hydraulischen Druckmittel beaufschlagt werden. Zeitgleich kann eine Entlastung des ersten Antriebsraums 6 bewirkt werden.To reset the pump piston 2 becomes the directional valve 13 transferred to a second switching position (see 3a and 3b) , so that now the second drive space 7 assigned inlet channel 9 ' with the high pressure line 14 is connected while the first drive space 6 assigned inlet channel 9 with the low pressure line 15 connected is. The second drive room 7 can now be acted upon by the hydraulic pressure medium. At the same time, a relief of the first drive space 6 be effected.

Zu Beginn des Saughubs des Pumpenkolbens 2 ist eine weitegehende Überdeckung der im Antriebskolben 3 ausgebildeten Ringnut 12' mit dem im Gehäuseteil 5 ausgebildeten Ringkanal 10' hergestellt (siehe 3a), so dass sich der zweite Antriebsraum 7 schnell mit hydraulischem Druckmittel füllt. Dies hat zur Folge, dass sich der Pumpenkolben 2 nach oben bewegt (siehe Pfeil). Mit zunehmenden Hub verringert sich der gemeinsame Überdeckungsbereich, so dass der Zulauf des hydraulischen Druckmittels in den zweiten Antriebsraum 7 zunächst gedrosselt und schließlich unterbrochen wird (siehe 3b). Auf diese Weise wird die Bewegung des Pumpenkolbens 2 erneut abgebremst und eine Endlagendämpfung erreicht.At the beginning of the suction stroke of the pump piston 2 is a far-reaching overlap of the drive piston 3 trained annular groove 12 ' with the in the housing part 5 trained annular channel 10 ' made (see 3a) , so that the second drive space 7 quickly filled with hydraulic pressure medium. This has the consequence that the pump piston 2 moved upwards (see arrow). With increasing stroke, the common overlap area decreases, so that the inlet of the hydraulic pressure medium in the second drive space 7 first throttled and finally interrupted (see 3b) , In this way, the movement of the pump piston 2 braked again and reached a cushioning.

Wie den 3a und 3b zu entnehmen ist, weist der Antriebskolben 3 an seinem dem ersten Antriebsraum 6 zugewandten Ende eine radial außen angeordnete, ringförmige Anschlagkante 19 auf, mit welcher der Antriebskolben 3 zur Anlage am Gehäuseteil 5 gelangt. Die Anschlagkante 19 wirkt hydraulischen Klebeeffekten entgegen. Like that 3a and 3b can be seen, the drive piston 3 at its the first drive room 6 facing the end of a radially outer annular stop edge 19 on, with which the drive piston 3 for installation on the housing part 5 arrives. The stop edge 19 counteracts hydraulic adhesive effects.

Wie beispielhaft in der 4 dargestellt, kann die Drosselung des Zulaufs von hydraulischem Druckmittel in zumindest einen der beiden Antriebsräume 6, 7 durch die Geometrie des Ringkanals 10, 10' und/oder die Geometrie der Ringnut 12, 12' beeinflusst werden. In der 4 weist der Ringkanal 10 einen trapezförmigen Querschnitt mit schräg verlaufenden Kanalseitenwänden 20 auf, so dass in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkolbens 2 zwischen dem Antriebskolben 3 und dem Gehäuseteil 5 ein Drosselspalt ausgebildet wird, der in axialer und radialer Richtung variabel ist. Auf diese Weise kann eine optimale Drosselkennlinie eingestellt werden. Die obere Nutflanke der Ringnut 12 ist mit einer Fase 21 versehen, die das Eintauchen des Antriebskolbens 3 in einen an den Ringkanal 10 anschließenden Bereich der Zylinderbohrung 4 erleichtern soll.As exemplified in the 4 shown, the throttling of the inlet of hydraulic pressure medium in at least one of the two drive spaces 6 . 7 through the geometry of the ring channel 10 . 10 ' and / or the geometry of the annular groove 12 . 12 ' to be influenced. In the 4 has the ring channel 10 a trapezoidal cross-section with sloping channel side walls 20 so that, depending on the axial position of the pump piston 2 between the drive piston 3 and the housing part 5 a throttle gap is formed, which is variable in the axial and radial directions. In this way, an optimal throttle characteristic can be set. The upper groove flank of the annular groove 12 is with a chamfer 21 provided that the immersion of the drive piston 3 in one to the ring channel 10 adjoining area of the cylinder bore 4 should facilitate.

In der 5 ist eine alternative Ausführungsform eines Antriebskolbens 3 dargestellt. Im Unterschied zum Antriebskolben 3 der Kolbenpumpe der 1 bis 4, weist der in der 5 dargestellte Antriebskolben 3 keine Ringnut 12 auf, die in Überdeckung mit dem Ringkanal 10 bringbar ist. Das heißt, dass der Verbindungskanal 11, der als Radialbohrung ausgeführt ist, in Überdeckung mit dem Ringkanal 10 gebracht werden muss, um den Zulauf von hydraulischem Druckmittel in den ersten Antriebsraum 6 zu ermöglichen.In the 5 is an alternative embodiment of a drive piston 3 shown. In contrast to the drive piston 3 the piston pump the 1 to 4 , points in the 5 illustrated drive piston 3 no ring groove 12 on, which overlap with the annular channel 10 can be brought. That is, the connection channel 11 , which is designed as a radial bore, in overlap with the annular channel 10 must be brought to the inflow of hydraulic pressure medium in the first drive space 6 to enable.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Kolbenpumpe 1 für eine erfindungsgemäße Kraftstofffördereinrichtung ist den 6a und 6b sowie 7a und 7b zu entnehmen. Zur schnelleren Entlastung des ersten und des zweiten Antriebsraums 6, 7 sind die im Antriebskolben 3 ausgebildeten Verbindungskanäle 11, 11' jeweils mit einem im Gehäuseteil 5 ausgebildeten zusätzlichen Ablaufkanal 16, 16' verbindbar. Damit durch die zusätzlichen Ablaufkanäle 16, 16' die zur Endlagendämpfung vorgesehene Zulaufdrosselung nicht aufgehoben wird, ist in jeden Ablaufkanal 16, 16' ein Rückschlagventil 17, 17' integriert, das nur in Ablaufrichtung öffnet. Die Ablaufkanäle 16, 16' sind zudem in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkolbens 2 über die Schieberventile 8, 8' zu- und abschaltbar. Im Förderbetrieb der Kolbenpumpe 1 ist somit sichergestellt, dass nur der zweite Antriebsraum 7 über den Ablaufkanal 16' zusätzlich entlastet wird, während der Ablaufkanal 16 abgeschaltet ist (siehe 6a). Nähert sich der Antriebskolben 3 seiner Endlage, wird zur Unterstützung der über das Schieberventil 8 bewirkten Endlagendämpfung der Ablaufkanal 16' abgeschaltet (siehe 6b). Im Saugbetrieb der Kolbenpumpe 1 verhält es sich umgekehrt. Hier ist zu Beginn des Saughubs der Ablaufkanal 16 über das Schieberventil 8 zugeschaltet, so dass eine schnellere Entlastung des ersten Antriebsraums 6 bewirkt wird (siehe 7a). Nähert sich der Antriebskolben 3 seiner Endlage, wird zur Unterstützung der über das Schieberventil 8' bewirkten Endlagendämpfung der Ablaufkanal 16 abgeschaltet (siehe 7b).Another preferred embodiment of a piston pump 1 for a fuel delivery device according to the invention is the 6a and 6b and 7a and 7b. For faster relief of the first and the second drive space 6 . 7 are those in the drive piston 3 trained connection channels 11 . 11 ' each with one in the housing part 5 trained additional drainage channel 16 . 16 ' connectable. So through the additional drainage channels 16 . 16 ' the intended for cushioning inlet throttling is not canceled, is in each drain channel 16 . 16 ' a check valve 17 . 17 ' integrated, which only opens in drain direction. The drainage channels 16 . 16 ' are also dependent on the axial position of the pump piston 2 over the slide valves 8th . 8th' can be switched on and off. In the conveying mode of the piston pump 1 This ensures that only the second drive space 7 over the drainage channel 16 ' is additionally relieved, while the drainage channel 16 is switched off (see 6a) , When the drive piston approaches 3 its end position, is in support of the slide valve 8th caused cushioning the drain channel 16 ' switched off (see 6b) , In suction mode of the piston pump 1 it behaves the other way around. Here is the drainage channel at the beginning of the suction stroke 16 over the slide valve 8th switched on, allowing a faster discharge of the first drive space 6 is effected (see 7a) , When the drive piston approaches 3 its end position, is in support of the slide valve 8th' caused cushioning the drain channel 16 switched off (see 7b) ,

Der 8 ist eine vereinfachte Ausführungsform einer Kolbenpumpe 1 für eine erfindungsgemäße Kraftstofffördereinrichtung zu entnehmen. Der Pumpenkolben 2 wird wiederum rein hydraulisch angetrieben. Die Druckbeaufschlagung und Entlastung des ersten Antriebsraums 6 erfolgt analog den zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Of the 8th is a simplified embodiment of a piston pump 1 for a fuel delivery device according to the invention. The pump piston 2 is again driven purely hydraulically. The pressurization and discharge of the first drive space 6 takes place analogously to the embodiments described above.

Der zweite Antriebsraum 7 wird über einen Zulaufkanal 9', der zugleich als Ablaufkanal dient, je nach Schaltstellung des Wegeventils 13 druckbeaufschlagt oder entlastet. Das Wegeventil 13 ist hierzu als 4/2-Wegeventil ausgeführt. Da der Antriebskolben 3 verkürzt ausgebildet ist, kann eine Stirnfläche 31 des Antriebskolbens 3 als Steuerkante genutzt werden, so dass im Antriebskolben 3 ausgebildete Verbindungskanäle 11' und/oder Ringnuten 12' entbehrlich sind.The second drive room 7 is via an inlet channel 9 ' , which also serves as a drainage channel, depending on the switching position of the directional control valve 13 pressurized or relieved. The directional valve 13 is designed as a 4/2-way valve. As the drive piston 3 shortened, may be an end face 31 of the drive piston 3 be used as a control edge, so that in the drive piston 3 trained connection channels 11 ' and / or annular grooves 12 ' are dispensable.

Eine Abwandlung der Ausführungsform der 8 ist in der 9 dargestellt. Der Antriebsraum 7 ist hier mit einem Druckspeicher 29 verbunden, um eine Druckbeaufschlagung und/oder Entlastung zu bewirken. Entsprechend kann das Wegeventil 13 als 3/2-Wegeventil ausgeführt sein.A modification of the embodiment of the 8th is in the 9 shown. The drive room 7 is here with a pressure accumulator 29 connected to effect pressurization and / or discharge. Accordingly, the directional control valve 13 be designed as a 3/2-way valve.

Der 10 ist darüber hinaus eine Ausführungsform einer Kolbenpumpe für eine erfindungsgemäße Kraftstofffördereinrichtung zu entnehmen, die lediglich in Förderrichtung hydraulisch angetrieben wird, und zwar analog den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen. Die Rückstellung des Pumpenkolbens 2 wird dagegen mechanisch mittels einer Feder 30 bewirkt.Of the 10 In addition, an embodiment of a piston pump for a fuel delivery device according to the invention can be seen, which is driven hydraulically only in the conveying direction, in analogy to the embodiments described above. The return of the pump piston 2 on the other hand is mechanically by means of a spring 30 causes.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2541062 A1 [0003]EP 2541062 A1 [0003]

Claims (13)

Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe, umfassend eine Kolbenpumpe (1) zur Förderung des kryogenen Kraftstoffs auf Hochdruck, wobei die Kolbenpumpe (1) einen hin- und herbeweglichen Pumpenkolben (2) mit einem Antriebskolben (3) aufweist, der in einer Zylinderbohrung (4) eines Gehäuseteils (5) aufgenommen ist und in der Zylinderbohrung (4) einen Antriebsraum (6) begrenzt, der mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar ist, so dass der Pumpenkolben (2) hydraulisch antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskolben (3) und das Gehäuseteil (5) ein Schieberventil (8) ausbildend zusammenwirken und mittels des Schieberventils (8) der Zulauf des hydraulischen Druckmittels in den Antriebsraum (6) und/oder der Ablauf des hydraulischen Druckmittels aus dem Antriebsraum (6) in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkolbens (2) steuerbar ist bzw. sind.A fuel delivery device for cryogenic fuels, comprising a piston pump (1) for delivering the cryogenic fuel to high pressure, said piston pump (1) having a reciprocating pump piston (2) with a drive piston (3) in a cylinder bore (4) of a Housing part (5) is received and in the cylinder bore (4) defines a drive space (6) which can be acted upon by a hydraulic pressure medium, so that the pump piston (2) is hydraulically driven, characterized in that the drive piston (3) and the Housing part (5) a slide valve (8) forming cooperate and by means of the slide valve (8) the inlet of the hydraulic pressure medium in the drive chamber (6) and / or the flow of the hydraulic pressure medium from the drive chamber (6) in dependence on the axial position of the Pump piston (2) is controllable or are. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskolben (3) den Antriebsraum (6) von einem weiteren in der Zylinderbohrung (4) ausgebildeten und mit dem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbaren Antriebsraum (7) trennt.Fuel delivery after Claim 1 , characterized in that the drive piston (3) the drive space (6) of a further in the cylinder bore (4) formed and acted upon by the hydraulic pressure medium drive space (7) separates. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskolben (3) und das Gehäuseteil (5) ein weiteres Schieberventil (8') ausbildend zusammenwirken und mittels des weiteren Schieberventils (8') der Zulauf des hydraulischen Druckmittels in den weiteren Antriebsraum (7) und/oder der Ablauf des hydraulischen Druckmittels aus dem weiteren Antriebsraum (7) in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkolbens (2) steuerbar ist.Fuel delivery after Claim 2 , characterized in that the drive piston (3) and the housing part (5) cooperating forming a further slide valve (8 ') and by means of the further slide valve (8') of the inlet of the hydraulic pressure medium in the further drive space (7) and / or the Drain of the hydraulic pressure medium from the other drive space (7) in dependence on the axial position of the pump piston (2) is controllable. Kraftstofffördereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuseteil (5) mindestens ein Zulaufkanal (9, 9') für das hydraulische Druckmittel ausgebildet ist, der im Wesentlichen radial in Bezug auf die Zylinderbohrung (4) ausgerichtet ist und/oder in einen die Zylinderbohrung (4) erweiternden Ringkanal (10, 10') mündet.Fuel delivery device according to one of the preceding claims, characterized in that in the housing part (5) at least one inlet channel (9, 9 ') is formed for the hydraulic pressure medium, which is aligned substantially radially with respect to the cylinder bore (4) and / or in a cylinder bore (4) widening annular channel (10, 10 ') opens. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufkanal (9, 9') und/oder der Ringkanal (10, 10') über mindestens einen im Antriebskolben (3) ausgebildeten Verbindungskanal (11, 11') mit einem Antriebsraum (6, 7) verbunden oder in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkolbens (2) mit einem Antriebsraum (6, 7) verbindbar ist bzw. sind.Fuel delivery after Claim 4 , characterized in that the inlet channel (9, 9 ') and / or the annular channel (10, 10') via at least one in the drive piston (3) formed connecting channel (11, 11 ') connected to a drive space (6, 7) or Depending on the axial position of the pump piston (2) with a drive space (6, 7) is connectable or are. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine im Antriebskolben (3) des Pumpenkolbens (2) ausgebildete Verbindungskanal (11, 11') in eine umlaufende Ringnut (12, 12') mündet, die in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkolbens (2) zumindest abschnittsweise in Überdeckung mit dem im Gehäuseteil (5) ausgebildeten Zulaufkanal (9, 9') und/oder Ringkanal (10, 10') bringbar ist.Fuel delivery after Claim 5 , characterized in that the at least one in the drive piston (3) of the pump piston (2) formed connecting channel (11, 11 ') in a circumferential annular groove (12, 12') opens, which depends on the axial position of the pump piston (2) at least in sections overlapping with the inlet channel (9, 9 ') formed in the housing part (5) and / or annular channel (10, 10') can be brought. Kraftstofffördereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine im Gehäuseteil (5) ausgebildete Ringkanal (10, 10') und/oder die mindestens eine im Antriebskolben (3) ausgebildete Ringnut (12, 12') eine von einer rechteckigen Querschnittsform abweichende Geometrie besitzt bzw. besitzen.Fuel delivery device according to one of Claims 4 to 6 , characterized in that the at least one in the housing part (5) formed annular channel (10, 10 ') and / or the at least one in the drive piston (3) formed annular groove (12, 12') has a deviating from a rectangular cross-sectional geometry or have. Kraftstofffördereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufkanal (9, 9') zumindest abschnittsweise zugleich einen Ablaufkanal ausbildet, über den der jeweilige Antriebsraum (6, 7) entlastbar ist.Fuel delivery device according to one of Claims 4 to 7 , characterized in that the inlet channel (9, 9 ') at least in sections at the same time forms a drainage channel, via which the respective drive space (6, 7) is relieved. Kraftstofffördereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufkanal (9, 9') über ein Wegeventil (13), vorzugsweise ein 3/2-Wegeventil oder ein 4/2-Wegeventil, abwechselnd mit einer Hochdruckleitung (14) und einer Niederdruckleitung (15) für das hydraulische Druckmittel verbindbar ist.Fuel delivery device according to one of Claims 4 to 8th , characterized in that the inlet channel (9, 9 ') via a directional control valve (13), preferably a 3/2-way valve or a 4/2-way valve, alternately with a high pressure line (14) and a low pressure line (15) for the hydraulic pressure medium is connectable. Kraftstofffördereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Antriebskolben (3) und/oder im Gehäuseteil (5) mindestens ein Ablaufkanal (16, 16') ausgebildet ist, in den vorzugsweise ein in Ablaufrichtung öffnendes Rückschlagventil (17, 17') integriert ist.Fuel delivery device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one outflow channel (16, 16 ') is formed in the drive piston (3) and / or in the housing part (5), in which preferably a non-return valve (17, 17') opening in the direction of flow is formed. is integrated. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablaufkanal (16, 16') über das mindestens eine Schieberventil (8, 8') zu- und abschaltbar ist.Fuel delivery after Claim 10 , characterized in that the flow channel (16, 16 ') via the at least one slide valve (8, 8') switched on and off. Kraftstofffördereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Antriebsraum (7) als Ringraum ausgeführt ist, der radial innen durch einen Kolbenabschnitt (18) des Pumpenkolbens (2) begrenzt wird, der gegenüber dem Antriebskolben (3) einen reduzierten Außendurchmesser besitzt.Fuel delivery device according to one of Claims 2 to 11 , characterized in that the second drive space (7) is designed as an annular space which is bounded radially inwardly by a piston portion (18) of the pump piston (2) which has a reduced outer diameter relative to the drive piston (3). Kraftstofffördereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskolben (3) an seinem dem ersten Antriebsraum (6) zugewandten Ende eine vorzugsweise radial außen angeordnete, ringförmige Anschlagkante (19) aufweist.Fuel delivery device according to one of the preceding claims, characterized in that the drive piston (3) at its end facing the first drive space (6) has a preferably radially outwardly disposed, annular stop edge (19).
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