Fluidfordersystem

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fluidfordersystem aufweisend ein

Niederdruckfördersystem mit einer Niederdruckpumpe und ein

Hochdruckfördersystem mit einer Hochdruckpumpe, die über eine Zulaufleitung verbunden sind, und wobei das Fluidfordersystem einen Druckdämpfer aufweist.

Stand der Technik

Ein derartiges Fluidfordersystem ist aus der DE 10 201 1 087 957 A1 bekannt. Dieses Fluidfordersystem ist als Kraftstofffördersystem eines Common-Rail- Einspritzsystems für eine Brennkraftmaschine ausgebildet. Das

Kraftstofffördersystem weist ein Niederdruckfördersystem mit einer

Niederdruckpumpe und ein Hochdruckfördersystem mit einer Hochdruckpumpe auf. Dabei sind die beiden Systeme über eine Verbindungsleitung miteinander verbunden. Weiterhin weist das Hochdruckfördersystem einen Druckdämpfer auf, der an eine Stichleitung angeschlossen ist. Die Stichleitung ist mit der

Hochdruckpumpe verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fluidfordersystem bereitzustellen, bei dem eine Pulsation des Fluids gedämpft ist.

Offenbarung der Erfindung

Vorteile der Erfindung

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Druckdämpfer ein in dem

Niederdruckfördersystem angeordneter Behälter ist, und dass der Behälter einen Fluidraum und einen Gasraum aufweist. Dieser Ausgestaltung liegt die

Erkenntnis zugrunde, dass hohe Pulsationen insbesondere in dem Niederdruckfördersystem auftreten und in dem Niederdruckfördersystem angeordnete Komponenten stark beanspruchen. Zudem können die Pulsationen Leitungen im Bereich des Niederdruckfördersystems zum Schwingen anregen, und dadurch Geräuschbelästigungen hervorrufen. Dadurch, dass nunmehr das Fluidfördersystem einen Behälter aufweist, der neben dem Fluidraum einen insbesondere mit einem anderen Medium als das Fluid befüllten Gasraum aufweist, werden die in den Behälter eingeleiteten Pulsationen des Fluids gedämpft. Dies geschieht einerseits durch das größere Volumen des Fluidraums als die einmündenden Leitungen und andererseits durch den Gasraum.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Druckdämpfer in der Zulaufleitung zwischen der Niederdruckpumpe und der Hochdruckpumpe angeordnet. In dieser Zulaufleitung ist ein oder mehrere Filter angeordnet, der/die von der Pulsation des Fluids stark beansprucht würde(n) und den Abscheidegrad des zumindest einen Filters deutlich reduzieren würde. Diese Reduzierung wird beispielsweise durch eine Rückspülung in den Filter verursacht. Sind mehrere Filter in der Verbindungsleitung angeordnet, tritt dieses Problem normalerweise bei allen Filtern auf. Diese geschilderten Nachteile sind durch den in der Verbindungsleitung angeordneten Druckdämpfer zumindest weitgehend ausgeschlossen beziehungsweise reduziert.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Druckdämpfer in einer Rücklaufleitung von dem Hochdruckfördersystem in das Niederdruckfördersystem angeordnet. Diese Anordnung kann alternativ oder zusätzlich zu der Anordnung in der Zulaufleitung vorgesehen sein. Bei allen Ausführungen ist der Druckdämpfer an einer geeigneten Stelle in die Verbindungsleitung beziehungsweise die Rücklaufleitung eingesetzt. Dabei kann die Anordnung auch im Bereich der Anbindung der Verbindungsleitung beziehungsweise der Rücklaufleitung an das

Hochdruckfördersystem beziehungsweise die Hochdruckpumpe erfolgen. In diesem Zusammenhang kann es auch vorgesehen sein, den Druckdämpfer direkt in die Hochdruckpumpe zu integrieren.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Gasraum gasgefüllt. Dabei ist wiederum in weiterer Ausgestaltung das Gas Luft. Luft ist in einem gewissen Maße kompressibel und eignet sich daher besonders gut für eine Dämpfung der Pulsationen des Fluids. Weiterhin ist es so, dass oftmals von dem Fluid eine geringe Menge Luft mitgeführt wird, die dann in dem Behälter in den Gasraum ausgeschieden wird. Dadurch wird die aus dem Gasraum von dem Fluid eventuell ausgespülte Luft wieder aufgefüllt beziehungsweise kompensiert.

In Weiterbildung der Erfindung sind der Fluidraum und der Gasraum mittels einer Trenneinrichtung voneinander getrennt. Diese Trenneinrichtung ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung beispielsweise eine Membran oder ein Schwimmer. Während die Membran in sich elastisch und flexibel ist, ist der Schwimmer in sich starr, aber beweglich in dem Behälter angeordnet. In beiden Ausführungsfällen werden von dem Fluid in den Behälter eingetragene Pulsationen in den Gasraum übertragen und gedämpft, andererseits erfolgt keine Durchmischung des Fluids mit dem Gas beziehungsweise der Luft in dem Gasraum.

In Weiterbildung der Erfindung weist der Behälter zumindest eine senkrechte Längswand und zwei gegenüberliegende waagerechte Querwände auf, wobei die zumindest eine Längswand länger als jede der beiden Querwände ist. Der so länglich ausgebildete Behälter ist senkrecht ausgerichtet, wobei dann der Gasraum im oberen Bereich und der Fluidraum im unteren Bereich des Behälters angeordnet sind. Dabei ist dann in weiterer Ausgestaltung ein Fluidzulauf ein von oben in den Behälter eintauchendes und den Gasraum durchquerendes Füllrohr. Der Fluidablauf ist ein an geeigneter Stelle in dem Behälter an geodätisch tiefer Stelle, beispielsweise in die die untere Querwand bildende Bodenwand einmündendes Abflussrohr. Vorzugsweise ist der Behälter zylinderrohrförmig ausgebildet, was zu einer kostengünstigen Herstellung beiträgt und wodurch darüber hinaus eine platzsparende Montage möglich ist. Der Behälter kann aber grundsätzlich auch mehrere Längswände aufweisen, die in geeigneter Weise miteinander verbunden sind. Der Behälter kann aus einem metallischen

Werkstoff oder aber auch aus einem nicht-metallischen Werkstoff, beispielsweise Kunststoff, hergestellt sein. Das Füllrohr kann zu dem Fluidraum hin

trichterförmig erweitert sein, um eine Reduzierung der Einströmgeschwindigkeit des Fluids zu erreichen. Dadurch wird die Möglichkeit einer Mischung des Fluids und dem Gas beziehungsweise der Luft auch ohne Trennwand herabgesetzt. In Weiterbildung der Erfindung ist der Behälter zumindest angenähert quadratisch ausgebildet und weist eine in den Fluidraum hineinragende

Trennwand auf. Durch die quadratische Ausbildung ist eine

Volumenvergrößerung realisiert, die ebenfalls eine Reduzierung der

Durchmischung des Fluids und der Luft bewirkt beziehungsweise sicherstellt.

In Weiterbildung der Erfindung sind das Fluidfordersystem ein

Kraftstofffördersystem und das Fluid Kraftstoff. Wenn auch der Gegenstand der Erfindung grundsätzlich bei einem beliebigen Fluidfordersystem eingesetzt werden kann, ist die bevorzugte Anwendung bei einem Kraftstofffördersystem für eine Brennkraftmaschine gegeben. Dieses Kraftstofffördersystem ist bevorzugt Bestandteil eines Common-Rail-Einspritzsystems.

Zusammenfassend lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Fluidfordersystem folgende Vorteile erzielen:

Es ist eine einfache Montage des Behälters außerhalb der eigentlichen Hochdruckpumpe möglich.

Der erfindungsgemäße Behälter ist sehr kostengünstig umsetzbar und weitestgehend wartungsfrei.

Es sind keine Veränderungen an der Hochdruckpumpe und dem für diese vorgesehenen Bauraumbedarf erforderlich.

Es wird eine deutliche Erhöhung des Wirkungsgrades der Hochdruckpumpe durch eine bessere Befüllung erreicht, wobei gleichzeitig eine Reduzierung der Bauteilbelastung erreicht wird.

Es wird die volle Erhaltung der Filterwirkung eines vorgeschalteten

Systemfilters und eines gegebenenfalls vorhandenen Wasserabscheiders erreicht. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der

Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren

Ausführungsbeispiele näher beschrieben sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Figur 1 ein Systemschaubild eines Kraftstofffördersystems mit zwei optionalen Einbaumöglichkeiten eines Druckdämpfers,

Figur 2 eine erste Variante einer Ausgestaltung eines Druckdämpfers,

Figur 3 eine zweite Variante einer Ausgestaltung eines Druckdämpfers,

Figur 4 eine dritte Variante einer Ausgestaltung eines Druckdämpfers und

Figur 5 eine vierte Variante einer Ausgestaltung eines Druckdämpfers.

Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt ein als Kraftstofffördersystem ausgebildetes Fluidfördersystem für ein Common-Rail-Einspritzsystem. Das Kraftstofffördersystem weist ein

Niederdruckfördersystem auf, das eine in einen Tank 1 eingebaute

Niederdruckpumpe 2 mit einem Vorfilter 3 und einem Rückschlagventil 5, einen Filter 4 und eine die zuvor genannten Komponenten miteinander verbindende Zulaufleitung 6 aufweist. Weiterhin gehört zu dem Niederdruckfördersystem eine Rücklaufleitung 7, die in den Tank einmündet und die zudem mit nicht dargestellten Kraftstoffinjektoren verbunden ist, um Leckagekraftstoff abzuführen. Weiterhin ist die Rücklaufleitung 7 mit dem Hochdruckfördersystem,

insbesondere einer Hochdruckpumpe 8 verbunden, um von der

Hochdruckpumpe 8 nicht benötigten Kraftstoff und Kraftstoff, der zu

Schmierungszwecken und Kühlzwecken durch die Hochdruckpumpe gefördert wird, abzuführen. Die Hochdruckpumpe 8 weist ein schematisch dargestelltes Pumpengehäuse 9 auf, in dem ein Nockenwellenraum 10 gebildet ist. Der Nockenwellenraum 10 ist mit der Zulaufleitung 6 verbunden und weist eine in Lagern 1 1 a, 1 1 b gelagerte Nockenwelle 12 auf, die beispielsweise als

Doppelnockenwelle ausgebildet ist. Mit der Nockenwelle 12 wirkt zumindest ein Hochdruckpumpenelement zusammen, das im Wesentlichen aus einem

Rollenstößel, einem Pumpenkolben 13 und einem einstückig mit einem

Pumpenzylinderkopf ausgebildeten Pumpenzylinder, der Bestandteil des Pumpengehäuses ist oder in dieses eingebaut ist, besteht. Bei einer

Drehbewegung der Nockenwelle 12 wird der Pumpenkolben 13 in dem

Pumpenzylinder auf und ab bewegt und fördert in einen Pumpenarbeitsraum 14 eingebrachten Kraftstoff über eine Hochdruckleitung 15 in einen

Hochdruckspeicher 16, aus dem der dort unter hohem Druck gespeicherte Kraftstoff von den Kraftstoffinjektoren zur Einspritzung in zugeordnete

Brennräume einer Brennkraftmaschine entnommen wird.

Der in den Nockenwellenraum 10 eingespeiste Kraftstoff wird von einer

Zumesseinheit 17 gesteuert in den Pumpenarbeitsraum 14 eingelassen, während von der Zumesseinheit 17 beispielsweise beim Leerlauf der Brennkraftmaschine nicht benötigter Kraftstoff über ein Absteuerventil 18 in die Rücklaufleitung 7 abgesteuert wird. Ebenfalls mit der Rücklaufleitung 7 sind die Lager 1 1 a, 1 1 b verbunden, durch die zur Schmierung eine konstante Kraftstoff menge aus dem Nockenwellenraum 10 hindurchgeführt wird. Die Hochdruckpumpe 8 kann anstelle der Zumesseinheit 17 auch ein elektronisches Saugventil aufweisen, das die in den Pumpenarbeitsraum 14 eingelassene Kraftstoff menge bestimmt. In diesem Fall entfällt an dieser Stelle die Rücklaufleitung. Der Kraftstoff wird dann bei Nullförderung oder geringer Teilförderung in den Pumpenarbeitsraum eingesaugt (bei einer Bewegung des Pumpenkolbens 13 von OT nach UT) und wieder zurück in den Zulauf beziehungsweise die Zulaufleitung 6 ausgeschoben (bei einer Bewegung des Pumpenkolbens 13 von UT nach OT). Hierbei entstehen die kritischen zu dämpfenden Pulsationen.

In die Zulaufleitung 6 und/oder die Rücklaufleitung 7 ist ein Druckdämpfer eingebaut. Der Druckdämpfer kann dabei direkt in die Zulaufleitung 6 oder die Rücklaufleitung 7 eingebaut sein, oder aber auch in das Pumpengehäuse 9 der Hochdruckpumpe 8 integriert sein. Ausdrücklich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, sowohl in die Zulaufleitung 6 als auch die Rücklaufleitung 7 jeweils einen eigenständigen Druckdämpfer einzubauen, oder aber entweder einen Druckdämpfer in der Zulaufleitung 6 oder der Rücklaufleitung 7 anzuordnen. Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Druckdämpfers in Form eines

Behälters 19, der beispielsweise als zylinderförmiger Behälter mit einer zylinderförmigen Längswand 20 und Querwänden 21 a, 21 b in Form eines Bodens und eines Deckels. Die Längswand 20 ist senkrecht angeordnet und weist eine deutliche längere Erstreckung als die Querwände 21 a, 21 b auf, so dass sich ein länglicher senkrecht angeordneter zylinderförmiger Behälter 19 ergibt. Selbstverständlich kann der Behälter 19 aber anstelle der

zylinderförmigen Ausgestaltung auch eine eckige Ausgestaltung aufweisen. In die den Deckel bildende Querwand 21 a mündet ein Fluidzulauf in Form eines in den Behälter 19 eintauchenden und einen oberen Gasraum 22 durchquerendes Füllrohr 23 ein, das bis in einen unterhalb des Gasraums 22 sich anschließenden

Fluidraum 24 reicht. Das Füllrohr ist entweder mit der Verbindungsleitung 6 oder aber der Rücklaufleitung 7 verbunden. In die den Boden bildende untere

Querwand 21 b mündet ein Abflussrohr 25 ein, das entweder direkt mit der Hochdruckpumpe 8 oder aber der weiter zu der Hochdruckpumpe 8 führenden Verbindungsleitung 6 verbunden ist.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 unterscheidet sich dadurch von dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2, dass hier der Gasraum 22 und der

Fluidraum 24 durch einen Schwimmer 26 voneinander getrennt sind. Anstelle des Schwimmers 26 kann auch eine Membran verbaut sein. Der Schwimmer 26 verhindert zumindest weitgehend und eine Membran vollständig eine

Durchmischung des Fluids in Form von Kraftstoff mit dem in den Gasraum 22 befindlichen Gases in Form von Luft. Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 weist im Unterschied zu dem

Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ein Füllrohr 23 auf, das zu dem Fluidraum 24 trichterförmig erweitert ist. Die trichterförmige Erweiterung 29 bewirkt eine Verringerung der Einströmgeschwindigkeit des Kraftstoffs in den Fluidraum 24, wodurch Oberflächenverwirbelungen reduziert werden. Diese Maßnahme dient ebenfalls einer Reduktion der Kraftstoff-Luft-Vermischung. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 ist der Behälter 19 durch eine angenähert quadratische Ausgestaltung so vergrößert, dass eine Verlangsamung der Fliessgeschwindigkeit des Kraftstoffs in dem Behälter 19 erreicht wird. In diesem Ausführungsbeispiel mündet das Füllrohr 23a wie das Abflussrohr 25 ebenfalls in die den Boden bildende Querwand 21 b ein. Um eine deutliche Umlenkung des Kraftstoffflusses in dem Behälter zu erreichen, ist eine

Trennwand 27 vorgesehen, die zwischen dem Füllrohr 23 und dem Abflussrohr 25 vorgesehen ist. Zusätzlich kann bei diesem Ausführungsbeispiel eine

Membran 28 den Gasraum 22 von dem Fluidraum 24 trennen.

Abschließend wird darauf hingewiesen, dass im Rahmen der Erfindung auch beliebige Kombinationen der einzelnen Ausführungsbeispiele untereinander und miteinander vorgesehen sind.