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Title:
FUEL DELIVERY SYSTEM FOR CRYOGENIC FUELS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/174814
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a fuel delivery system for cryogenic fuel, comprising a piston pump (1) for conveying the cryogenic fuel on high pressure, wherein the piston pump (1) has a pump piston (2) which is drivable movable to and fro having a drive piston (3), which is received in a cylinder bore (4) of a housing part (5) and, in the cylinder bore (4), delimits a drive chamber (6) which can be supplied with a hydraulic pressure medium, such that the pump piston (2) can be driven hydraulically. According to the invention, the drive piston (3) and the housing part (5) interact, forming a slide valve (8), and by means of the slide valve (8) the inflow of the hydraulic pressure medium into the drive chamber (6) and/or the outflow of the hydraulic pressure medium from the drive chamber (6) is or are controllable as a function of the axial position of the pump piston (2).

Inventors:
SCHMID, Reinhard (Gartenstrasse 16, Remshalden, 73630, DE)
SCHNITTGER, Dirk (Baederwiesen 18/1, Ludwigsburg, 71640, DE)
Application Number:
EP2019/052616
Publication Date:
September 19, 2019
Filing Date:
February 04, 2019
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
International Classes:
F02M21/02; F02M59/44; F04B9/105; F04B9/109; F04B15/08; F04B53/12; F04B37/12
Domestic Patent References:
WO2017034743A12017-03-02
Foreign References:
DE102014001193A12014-08-28
DE102016210737A12017-12-21
US5499615A1996-03-19
EP2541062A12013-01-02
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Claims:
Ansprüche

1. Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe, umfassend eine Kolbenpum pe (1) zur Förderung des kryogenen Kraftstoffs auf Hochdruck, wobei die Kolbenpum pe (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 hydrauli schen Druckmittel beaufschlagbar ist, so dass der Pumpenkolben (2) hydraulisch an- treibbar 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.

2. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskolben (3) den Antriebsraum (6) von ei nem weiteren in der Zylinderbohrung (4) ausgebildeten und mit dem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbaren Antriebsraum (7) trennt.

3. 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 An triebsraum (7) und/oder der Ablauf des hydraulischen Druckmittels aus dem weiteren Antriebsraum (7) in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkolbens (2) steuer bar ist.

4. 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.

5. 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, 1 ) mit einem Antriebsraum (6, 7) verbunden oder in Abhängigkeit von der axialen La ge des Pumpenkolbens (2) mit einem Antriebsraum (6, 7) verbindbar ist bzw. sind.

6. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine im Antriebskolben (3) des Pum penkolbens (2) ausgebildete Verbindungskanal (11, 1 ) in eine umlaufende

Ringnut (12, 12‘) mündet, die in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkol bens (2) zumindest abschnittsweise in Überdeckung mit dem im Gehäuseteil (5) aus gebildeten Zulaufkanal (9, 9‘) und/oder Ringkanal (10, 10‘) bringbar ist.

7. 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 Geomet rie besitzt bzw. besitzen.

8. Kraftstofffördereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufkanal (9, 9‘) zumindest abschnittsweise zu gleich einen Ablaufkanal ausbildet, über den der jeweilige Antriebsraum (6, 7) entlast bar ist.

9. Kraftstofffördereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufkanal (9, 9‘) über ein Wegeventil (13), vor zugsweise ein 3/2-Wegeventil oder ein 4/2-Wegeventil, abwechselnd mit einer Hoch- druckleitung (14) und einer Niederdruckleitung (15) für das hydraulische Druckmittel verbindbar ist.

10. 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 Ablauf richtung öffnendes Rückschlagventil (17, 17‘) integriert ist.

11. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass der Ablaufkanal (16, 16‘) über das mindestens eine Schieberventil (8, 8‘) zu- und abschaltbar ist.

12. 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 be sitzt.

13. Kraftstofffördereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskolben (3) an seinem dem ersten An- triebsraum (6) zugewandten Ende eine vorzugsweise radial außen angeordnete, ring förmige Anschlagkante (19) aufweist.

Description:
Beschreibung

Titel:

Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe

Die Erfindung betrifft eine Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bei dem kryogenen Kraftstoff kann es sich insbesondere um Erdgas G, Natural Gas“ = NG) handeln, das an Bord eines Kraftfahrzeugs zum Betreiben einer Brennkraftma schine in flüssiger Form G.Liquefied Natural Gas“ = LNG) in einem speziell dafür ausge legten Tank bevorratet wird.

Stand der Technik

Aus der EP 2 541 062 Al ist eine Kolbenpumpe für kryogene Kraftstoffe, insbesondere für Erdgas, mit einem hin und her beweglichen Pumpenkolben bekannt. Der Pumpen kolben 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.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraft stoffe mit einer als Kolbenpumpe ausgeführten Kraftstoffhochdruckpumpe anzugeben, die hydraulisch antreibbar ist und eine hohe Dynamik bei zugleich gesteigerter Robust heit besitzt. Zur Lösung der Aufgabe wird die Kraftstofffördereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Offenbarung der Erfindung

Die vorgeschlagene Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe umfasst eine Kolbenpumpe zur Förderung des kryogenen Kraftstoffs auf Hochdruck, wobei die Kol benpumpe 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 hydrau lischen Druckmittel beaufschlagbar, so dass der Pumpenkolben hydraulisch antreibbar ist. Erfindungsgemäß wirken der Antriebskolben und das Gehäuseteil ein Schieberven til ausbildend zusammen. Mittels des Schieberventils ist bzw. sind der Zulauf des hyd raulischen Druckmittels in den Antriebsraum und/oder der Ablauf des hydraulischen Druckmittels aus dem Antriebsraum in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pum penkolbens steuerbar. Das heißt, dass mittels des Schieberventils der im Antriebsraum herrschende hydraulische Druck und demzufolge eine auf den Pumpenkolben wirken de 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.

Ferner kann über das mindestens eine Schieberventil der Volumenstrom des hydrauli schen 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 Pumpenkol bens zu erzielen. Auf diese Weise kann die Robustheit der Kolbenpumpe gesteigert werden.

Die Rückstellung des Pumpenkolbens kann mechanisch, insbesondere mit Hilfe einer Feder oder ebenfalls hydraulisch bewirkt werden. 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.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Antriebskolben und das Gehäuseteil ein weiteres Schieberventil ausbildend Zusammenwirken und mittels des weiteren Schie berventils 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.

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 An triebskolben 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.

Bevorzugt ist im Gehäuseteil mindestens ein Zulaufkanal für das hydraulische Druck mittel ausgebildet, der im Wesentlichen radial in Bezug auf die Zylinderbohrung ausge richtet 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 hydrauli schen Druckmittel zu beaufschlagen, sind vorzugsweise mindestens zwei im Gehäuse teil ausgebildete Zulaufkanäle vorgesehen. Die im Wesentlichen radiale Ausrichtung des mindestens einen Zulaufkanals in Bezug auf die im Gehäuseteil ausgebildete Zy linderbohrung 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 Zulauf kanals mit dem jeweiligen Antriebsraum hergestellt oder zumindest teilweise unterbro chen ist, um beispielsweise den Zulauf in den Antriebsraum zu drosseln oder in Gänze zu unterbinden. Sofern der Zulaufkanal in einen im Gehäuseteil ausgebildeten Ringka nal 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.

Des Weiteren bevorzugt ist bzw. sind der Zulaufkanal und/oder der Ringkanal über mindestens einen im Antriebskolben ausgebildeten Verbindungskanal mit einem An triebsraum 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 wer den. Der Verbindungkanal kann hierzu als eine Schrägbohrung ausgeführt sein, die von radial außen bis zu einer Stirnfläche des Antriebskolbens geführt ist. Alternativ o- der ergänzend kann der mindestens eine Verbindungskanal als eine den Antriebskol ben durchsetzende Radialbohrung ausgeführt sein, die über mindestens einen als Axi albohrung oder Schrägbohrung ausgeführten weiteren Verbindungskanal mit dem je weiligen Antriebsraum verbunden ist.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der mindestens eine im An triebskolben des Pumpenkolbens ausgebildete Verbindungskanal in eine umlaufende Ringnut mündet, die in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkolbens zumin dest abschnittsweise in Überdeckung mit dem im Gehäuseteil ausgebildeten Zulaufka nal 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 ei nen im Antriebskolben ausgebildeten Verbindungskanal herstellbar ist. Die im An triebskolben ausgebildete Ringnut kann alternativ oder ergänzend zu einem im Gehäu seteil ausgebildeten Ringkanal vorgesehen sein.

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. besit zen. Beispielsweise kann bzw. können der Ringkanal und/oder die Ringnut einen tra pezförmigen Querschnitt aufweisen. Eine von einer rechteckigen Querschnittsform ab- weichende Geometrie besitzt den Vorteil, dass im Falle einer zu erzielenden Drosse lung des Zulaufs von hydraulischem Druckmittel in einen Antriebsraum ein Drosselspalt geschaffen werden kann, der in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkol bens sowohl in axialer als auch in radialer Richtung variiert. Auf diese Weise kann die Drosselkennlinie beeinflusst werden.

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.

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 Zu laufkanal 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 ab wechselnd 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 druckbe aufschlagt und der jeweils andere Antriebsraum entlastet wird. Im Förderbetrieb der Kolbenpumpe wird der erste Antriebsraum mit dem hydraulischen Druckmittel beauf schlagt, während der zweite Antriebsraum entlastet wird. Im Saugbetrieb der Kolben pumpe verhält es sich umgekehrt, wobei der Pumpenkolben in seine Ausgangslage zu rückgestellt wird.

Um eine schnelle Rückstellung des Pumpenkolbens in seine Ausgangslage zu errei chen, 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 Ver fügung stehenden Strömungsquerschnitt, so dass die Entlastung beschleunigt wird. In der Folge kann die Dynamik des Pumpenkolbens weiter gesteigert werden. Vorzugs weise ist in den Ablaufkanal ein in Ablaufrichtung öffnendes Rückschlagventil integriert. Dadurch ist sichergestellt, dass über den Ablaufkanal kein hydraulisches Druckmittel zulaufen kann, sondern weiterhin eine Zulaufdrosselung erzielt wird. Weiterhin vor zugsweise ist der mindestens eine Ablaufkanal über das mindestens eine Schieberven til zu- und abschaltbar.

Bevorzugt ist der zweite Antriebsraum als Ringraum ausgeführt, der radial innen durch einen Kolbenabschnitt des Pumpenkolbens begrenzt wird, der gegenüber dem An triebskolben einen reduzierten Außendurchmesser besitzt. Weiterhin bevorzugt erfolgt die Beaufschlagung des zweiten Antriebsraums mit dem hydraulischen Druckmittel über mehrere Verbindungskanäle, die im Antriebskolben als Schrägbohrungen ausge führt sind. Auf diese Weise kann eine möglichst gleichmäßige Beaufschlagung des Ringraums mit dem hydraulischen Druckmittel bewirkt werden.

Darüber hinaus bevorzugt weist der Antriebskolben an seinem dem ersten Antriebs raum zugewandten Ende eine vorzugsweise radial außen angeordnete, ringförmige Anschlagkante auf. Dadurch ist sichergestellt, dass mit Anschlägen des Antriebskol bens ein hydraulisches Mindestvolumen im ersten Antriebsraum erhalten bleibt, das hydraulischen Klebeeffekten entgegen wirkt. Auch diese Maßnahme trägt somit zur Steigerung der Dynamik bei.

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

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraft stofffördereinrichtung mit Kolbenpumpe,

Fig. 2a, b jeweils einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1 im Bereich des Antriebs der Kolbenpumpe, a) zu Beginn eines Förderhubs und b) während eines Förderhubs,

Fig. 3a, b jeweils einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1 im Bereich des Antriebs der Kolbenpumpe, a) zu Beginn eines Saughubs und b) während eines Saughubs,

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 2b, Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 2b mit modifiziertem Antriebskolben,

Fig. 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,

Fig. 7a, b jeweils einen schematischen Längsschnitt durch die Kolbenpumpe der wei teren erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung im Bereich des Antriebs, a) zu Beginn eines Saughubs und b) während eines Saughubs,

Fig. 8 einen schematischen Längsschnitt durch eine Kolbenpumpe einer Kraft stofffördereinrichtung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 9 einen schematischen Längsschnitt durch eine Kolbenpumpe einer Kraft stofffördereinrichtung gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform, und

Fig. 10 einen schematischen Längsschnitt durch eine Kolbenpumpe einer Kraft stofffördereinrichtung gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Die in der Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Kraftstofffördereinrichtung dient der Versorgung einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) eines Kraftfahrzeugs mit ei nem kryogenen Kraftstoff, wobei es sich insbesondere um Erdgas handeln kann. Der kryogene Kraftstoff wird in einem Tank 27 bevorratet, in dem eine Pumpe 28 aufge nommen ist, mittels welcher der kryogene Kraftstoff einer Kolbenpumpe 1 zur Förde rung des kryogenen Kraftstoffs auf Hochdruck zuführbar ist.

Die Kolbenpumpe 1 zur Förderung des kryogenen Kraftstoffs auf Hochdruck weist ei nen hin- und herbeweglichen Pumpenkolben 2 auf, der einenends einen Kompressi onsraum 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 Kraft- Stoff verlässt den Kompressionsraum 22 über einen Auslass 25, in den ein Rück schlagventil 26 integriert ist.

Der Pumpenkolben 2 der Kolbenpumpe 1 weist andernends einen Antriebskolben 3 auf, der in einer Zylinderbohrung 4 eines Gehäuseteils 5 aufgenommen ist und inner halb der Zylinderbohrung 4 einen ersten Antriebsraum 6 und einen zweiten Antriebs raum 7 begrenzt. Der zweite Antriebsraum 7 ist als Ringraum ausgeführt, der radial in nen von einem Kolbenabschnitt 18 des Pumpenkolbens 2 begrenzt wird, der gegen über dem Antriebskolben 3 einen verringerten Außendurchmesser besitzt.

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 hyd raulische Druckmittel verbindbar. Die Verbindung ist dabei über mindestens einen im Gehäuseteil 5 ausgebildeten Zulaufkanal 9, 9‘ sowie mindestens einen im Antriebskol ben 3 ausgebildeten Verbindungskanal 11, 1 herstellbar, die in Abhängigkeit von der axialen Lage des Pumpenkolbens in Überdeckung bringbar sind.

Da in dem dargestellten Ausführungsbeispiel beide Antriebsräume 6, 7 über das Wegeventil 13 mit dem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar sind, ist jedem An triebsraum 6, 7 ein Zulaufkanal 9, 9‘ sowie mindestens ein Verbindungskanal 11, 1 zugeordnet. Die Zulaufkanäle 9, 9‘ münden jeweils in einen im Gehäuseteil 5 ausgebil deten Ringkanal 10, 10‘, so dass eine Verbindung des Zulaufkanals 9, 9‘ mit dem zu gehörigen Verbindungskanal 11, 1 jeweils unabhängig von der Winkellage des Pum penkolbens 2 in Bezug auf das Gehäuseteil 5 herstellbar ist. Die im Antriebskolben 3 ausgebildeten Verbindungskanäle 11, 1 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 ge meinsam mit dem Gehäuseteil 5 ein erstes Schieberventil 8 sowie ein zweites Schie berventil 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.

Den Figuren 2a und 2b ist jeweils eine Darstellung der Antriebsseite der Kolbenpum pe 1 im Förderbetrieb zu entnehmen. Das Wegeventil 13 befindet sich hierzu in einer ersten Schaltstellung, in welcher der dem ersten Antriebsraum 6 zugeordnete Zulauf kanal 9 mit der Hochdruckleitung 14 verbunden ist, während der dem zweiten Antriebs raum 7 zugeordnete Zulaufkanal 9‘ über das Wegeventil 13 mit der Niederdrucklei tung 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 hydrauli schem Druckmittel in den ersten Antriebsraum 6 und/oder der Ablauf von hydrauli schem Druckmittel aus dem zweiten Antriebsraum 7 gedrosselt werden.

Wie der Fig. 2a zu entnehmen ist, befindet sich zu Beginn des Förderhubs des Pum penkolbens 2 die im Antriebskolben 3 ausgebildete Ringnut 12 auf Höhe des im Ge häuseteils 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 An triebskolben 3 einschließlich der Ringnut 12 nach unten bewegen. Dadurch verringert sich der Überdeckungsbereich der Ringnut 12 mit dem Ringkanal 10, so dass der Zu lauf des hydraulischen Druckmittels in den ersten Antriebsraum 6 zunächst gedrosselt und schließlich unterbrochen wird (siehe Fig. 2b). Dies hat zur Folge, dass die Bewe gung des Pumpenkolbens 2 abgebremst wird. Der gedrosselte Zulauf in den ersten An triebsraum führt somit zu einer Endlagendämpfung.

Alternativ oder ergänzend kann zur Endlagendämpfung das zweite Schieberventil 8‘ derart eingestellt sein, dass kurz vor Erreichen der Endlage der Ablauf von hydrauli schem Druckmittel aus dem zweiten Antriebsraum 7 gedrosselt bzw. unterbunden wird, so dass im zweiten Antriebsraum 7 ein die Bewegung des Antriebskolbens 3 abbrem sendes Druckpolster ausgebildet wird. Zur Rückstellung des Pumpenkolbens 2 wird das Wegeventil 13 in eine zweite Schal stellung überführt (siehe Figuren 3a und 3b), so dass nunmehr der dem zweiten An triebsraum 7 zugeordnete Zulaufkanal 9‘ mit der Hochdruckleitung 14 verbunden ist, während der dem ersten Antriebsraum 6 zugeordnete Zulaufkanal 9 mit der Nieder druckleitung 15 verbunden ist. Der zweite Antriebsraum 7 kann nunmehr mit dem hyd raulischen Druckmittel beaufschlagt werden. Zeitgleich kann eine Entlastung des ers ten Antriebsraums 6 bewirkt werden.

Zu Beginn des Saughubs des Pumpenkolbens 2 ist eine weitegehende Überdeckung der im Antriebskolben 3 ausgebildeten Ringnut 12‘ mit dem im Gehäuseteil 5 ausgebil deten Ringkanal 10‘ hergestellt (siehe Fig. 3a), so dass sich der zweite Antriebsraum 7 schnell mit hydraulischem Druckmittel füllt. Dies hat zur Folge, dass sich der Pumpen kolben 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 Fig. 3b). Auf diese Weise wird die Bewegung des Pumpenkolbens 2 erneut ab gebremst und eine Endlagendämpfung erreicht.

Wie den Figuren 3a und 3b zu entnehmen ist, weist der Antriebskolben 3 an seinem dem ersten Antriebsraum 6 zugewandten Ende eine radial außen angeordnete, ring förmige Anschlagkante 19 auf, mit welcher der Antriebskolben 3 zur Anlage am Ge häuseteil 5 gelangt. Die Anschlagkante 19 wirkt hydraulischen Klebeeffekten entgegen.

Wie beispielhaft in der Fig. 4 dargestellt, kann die Drosselung des Zulaufs von hydrau lischem Druckmittel in zumindest einen der beiden Antriebsräume 6, 7 durch die Geo metrie des Ringkanals 10, 10‘ und/oder die Geometrie der Ringnut 12, 12‘ beeinflusst werden. In der Fig. 4 weist der Ringkanal 10 einen trapezförmigen Querschnitt mit schräg verlaufenden Kanalseitenwänden 20 auf, so dass in Abhängigkeit von der axia len Lage des Pumpenkolbens 2 zwischen dem Antriebskolben 3 und dem Gehäuse teil 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 An triebskolbens 3 in einen an den Ringkanal 10 anschließenden Bereich der Zylinderboh rung 4 erleichtern soll. In der Fig. 5 ist eine alternative Ausführungsform eines Antriebskolbens 3 dargestellt.

Im Unterschied zum Antriebskolben 3 der Kolbenpumpe der Figuren 1 bis 4, weist der in der Fig. 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 Radi albohrung ausgeführt ist, in Überdeckung mit dem Ringkanal 10 gebracht werden muss, um den Zulauf von hydraulischem Druckmittel in den ersten Antriebsraum 6 zu ermöglichen.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Kolbenpumpe 1 für eine erfindungs gemäße Kraftstofffördereinrichtung ist den Figuren 6a und 6b sowie 7a und 7b zu ent nehmen. Zur schnelleren Entlastung des ersten und des zweiten Antriebsraums 6, 7 sind die im Antriebskolben 3 ausgebildeten Verbindungskanäle 11, 1 jeweils mit ei nem im Gehäuseteil 5 ausgebildeten zusätzlichen Ablaufkanal 16, 16‘ verbindbar. Da mit durch die zusätzlichen Ablaufkanäle 16, 16‘ die zur Endlagendämpfung vorgesehe ne Zulaufdrosselung nicht aufgehoben wird, ist in jeden Ablaufkanal 16, 16‘ ein Rück schlagventil 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 so mit sichergestellt, dass nur der zweite Antriebsraum 7 über den Ablaufkanal 16‘ zusätz lich entlastet wird, während der Ablaufkanal 16 abgeschaltet ist (siehe Fig. 6a). Nähert sich der Antriebskolben 3 seiner Endlage, wird zur Unterstützung der über das Schie berventil 8 bewirkten Endlagendämpfung der Ablaufkanal 16‘ abgeschaltet (siehe Fig. 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 Fig. 7a). Nähert sich der Antriebskolben 3 seiner Endlage, wird zur Unterstützung der über das Schie berventil 8‘ bewirkten Endlagendämpfung der Ablaufkanal 16 abgeschaltet (siehe Fig. 7b).

Der Fig. 8 ist eine vereinfachte Ausführungsform einer Kolbenpumpe 1 für eine erfin dungsgemäße 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. 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 ver kürzt ausgebildet ist, kann eine Stirnfläche 31 des Antriebskolbens 3 als Steuerkante genutzt werden, so dass im Antriebskolben 3 ausgebildete Verbindungskanäle 1 und/oder Ringnuten 12‘ entbehrlich sind.

Eine Abwandlung der Ausführungsform der Fig. 8 ist in der Fig. 9 dargestellt. Der An triebsraum 7 ist hier mit einem Druckspeicher 29 verbunden, um eine Druckbeauf- schlagung und/oder Entlastung zu bewirken. Entsprechend kann das Wegeventil 13 als

3/2-Wegeventil ausgeführt sein.

Der Fig. 10 ist darüber hinaus eine Ausführungsform einer Kolbenpumpe für eine erfin dungsgemäße Kraftstofffördereinrichtung zu entnehmen, die lediglich in Förderrichtung hydraulisch angetrieben wird, und zwar analog den zuvor beschriebenen Ausführungs beispielen. Die Rückstellung des Pumpenkolbens 2 wird dagegen mechanisch mittels einer Feder 30 bewirkt.