DE10156429A1

DE10156429A1 - High pressure fuel pump with vented diaphragm accumulator

Info

Publication number: DE10156429A1
Application number: DE2001156429
Authority: DE
Inventors: Helmut Rembold; Heinz Siegel; Klaus Joos; Martin Laich; Peter Ropertz; Uwe Mueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2003-06-12
Also published as: EP1312791A3; JP2003184701A; EP1312791A2

Abstract

Es werden eine Hochdruckkraftstoffpumpe mit entlüftetem Membranspeicher (31) vorgeschlagen, bei welchem ein erster Teilraum (39) des Membranspeichers (31) mit einem Kraftstoffrücklauf über eine Drossel (49) in Verbindung steht. Dadurch ist es möglich, eine Membran (35) einzusetzen, die nicht diffusionsdicht gegenüber Kraftstoff ist, aber ansonsten bessere Eigenschaften als diffusionsdichte Membrane aufweist.A high-pressure fuel pump with a vented diaphragm accumulator (31) is proposed, in which a first partial space (39) of the diaphragm accumulator (31) is connected to a fuel return via a throttle (49). This makes it possible to use a membrane (35) which is not diffusion-tight against fuel, but which otherwise has better properties than a diffusion-tight membrane.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckkraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens einem Pumpenelement, mit einem Kraftstoffzulauf, mit einer Hochdruckleitung, wobei das Pumpenelement Kraftstoff aus dem Kraftstoffzulauf in die Hochdruckleitung fördert, und mit einem Membranspeicher, wobei der Membranspeicher einen ersten Teilraum und einen zweiten Teilraum aufweist, die durch eine Membran voneinander getrennt sind, und wobei der zweite Teilraum mit dem Druck des Kraftstoffzulaufs beaufschlagt wird. The invention relates to a high pressure fuel pump for an internal combustion engine, with at least one Pump element, with a fuel supply, with a High-pressure line, the pump element being fuel promotes the fuel supply in the high pressure line, and with a membrane accumulator, the membrane accumulator one has a first subspace and a second subspace are separated from each other by a membrane, and wherein the second compartment with the pressure of the fuel feed is applied.

Bei dieser Hochdruckkraftstoffpumpe, die bspw. in Common- Rail-Einspritzanlagen von Otto-Motoren mit Benzin- Direkeinspritzung eingesetzt wird, dient der Membranspeicher dazu, die während des Betriebs auftretenden Druckstöße im Kraftstoffzulauf zu dämpfen und eine ausreichende Versorgung des Förderraums mit Kraftstoff während des Saughubs des oder der Pumpenelemente zu gewährleisten. With this high-pressure fuel pump, which, for example, in common Rail injection systems for petrol engines with petrol Direct injection is used Membrane accumulators, those that occur during operation To dampen pressure surges in the fuel supply and a Sufficient supply of fuel to the delivery area during the suction stroke of the pump element or elements guarantee.

Die Fördermengenregelung dieser Hochdruckkraftstoffpumpe erfolgt über ein Mengensteuerventil, welches zu diesem Zweck eine hydraulische Verbindung zwischen dem Förderraum des Pumpenelements und dem Kraftstoffzulauf herstellen kann. Wenn diese Verbindung hergestellt ist, fördert das Pumpenelement nicht mehr in die Hochdruckleitung, sondern in den Kraftstoffzulauf. Durch diese Regelung der Kolbenpumpe wird der Nutzungsgrad der Hochdruckkraftstoffpumpe verbessert, da sich die Arbeitsaufnahme des Pumpenelements stark verringert, wenn diese nur gegen den niedrigen Druck im Kraftstoffzulauf Arbeit verrichten muss. The flow control of this high pressure fuel pump takes place via a volume control valve, which to this Purpose of a hydraulic connection between the delivery room of the pump element and the fuel supply can. When this connection is made, it promotes Pump element no longer in the high pressure line, but in the fuel supply. By regulating the Piston pump is the degree of utilization of the High pressure fuel pump improves because the Work consumption of the pump element is greatly reduced if this only against the low pressure in the fuel supply Must do work.

Mit dem Öffnen des Mengensteuerventils wird der Kraftstoffzulauf schlagartig mit einem Druckstoß beaufschlagt, der zu erheblichen mechanischen Beanspruchungen der Einspritzanlage führt. Um diese Druckstöße mindestens teilweise abzubauen, ist ein Membranspeicher mit einer diffusionsdichten und in Folge dessen harten Membran im Kraftstoffzulauf vorgesehen. When the quantity control valve is opened, the Fuel supply suddenly with a pressure surge acted upon, the considerable mechanical Injection system stresses. Around At least partially reducing pressure surges is a Membrane accumulator with a diffusion-tight and in a row the hard membrane provided in the fuel supply.

Während des Saughubs des Pumpenelements tritt im Kraftstoffzulauf eine dynamische Druckabsenkung, was die Gefahr von Dampfblasenbildung und Kavitation mit sich bringt. Der Druckabsenkung im Kraftstoffzulauf entsteht, weil kurzzeitig die von der Kolbenpumpe angesaugte Kraftstoffmenge größer ist als die von einer Niederdruckpumpe in den Kraftstoffzulauf geförderte Kraftstoffmenge; bzw. weil die Flüssigkeit in der Zulaufleitung beschleunigt werden muß. In diesem Betriebszustand hält der Membranspeicher den Druck im Kraftstoffzulauf mindestens teilweise aufrecht, so dass die unerwünschte Dampfblasenbildung wirksam unterdrückt wird. During the suction stroke of the pump element occurs in Fuel supply a dynamic pressure drop, which the Danger of vapor bubble formation and cavitation with it brings. The pressure drop in the fuel supply occurs because for a short time the one sucked in by the piston pump Amount of fuel is greater than that of one Low pressure pump pumped into the fuel supply Fuel quantity; or because the liquid in the Inlet line must be accelerated. In this Operating state, the diaphragm accumulator keeps the pressure in Fuel inlet at least partially upright, so that the undesirable vapor bubble formation is effectively suppressed.

Wenn der Membranspeicher, beispielsweise durch den Bruch der Membran, unwirksam geworden ist, sind Bypass und Kraftstoffzulauf den oben genannten Druckspitzen voll ausgesetzt, was über kurz oder lang zu deren Beschädigung führt. Außerdem kann ohne den Membranspeicher während des Saughubs der Kolbenpumpe Kavitation entstehen, was zu deren Beschädigung führen kann. If the membrane accumulator, for example due to the break the membrane that has become ineffective are bypass and Fuel supply full of the above pressure peaks exposed to damage sooner or later leads. In addition, without the membrane memory during Suction strokes of the piston pump cause cavitation, resulting in their Damage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckkraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine mit einem klein bauenden Membranspeicher mit einem guten Dämpfungsverhalten bereitzustellen. The invention has for its object a High pressure fuel pump for an internal combustion engine with a small diaphragm accumulator with a good one To provide damping behavior.

Diese Aufgabe wird bei einer Hochdruckkraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens einem Pumpenelement, mit einem Kraftstoffzulauf, mit einer Hochdruckleitung, wobei die Kolbenpumpe Kraftstoff aus dem Kraftstoffzulauf in die Hochdruckleitung fördert, und mit einem Membranspeicher, wobei der Membranspeicher einen ersten Teilraum und einen zweiten Teilraum aufweist, die durch eine Membran voneinander getrennt sind, und wobei der zweite Teilraum mit dem Druck des Kraftstoffzulaufs beaufschlagt wird, dadurch gelöst, dass der erste Teilraum mit dem Kraftstoffrücklauf hydraulisch in Verbindung steht. This task is for a high pressure fuel pump an internal combustion engine, with at least one Pump element, with a fuel supply, with a High pressure line, the piston pump fuel from the Supports fuel supply to the high pressure line, and with a membrane accumulator, the membrane accumulator one has a first subspace and a second subspace are separated from each other by a membrane, and wherein the second compartment with the pressure of the fuel feed is acted upon, in that the first subspace is hydraulically connected to the fuel return.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Durch die hydraulische Verbindung von erstem Teilraum und Kraftstoffrücklauf kann eine weiche Membran eingesetzt werden, mit der große Hübe realisierbar sind. Solche erfindungsgemäßen Membranen können aus Gummi, der gegenüber Kraftstoff nicht diffusionsdicht ist, hergestellt werden. Mebranen nach dem Stand der Technik, die diffusionsdicht sein müssen, sind sehr hart, so dass ein großer Durchmesser des Membranspeichers erforderlich ist, um das notwendige Dämpfungsvolumen aufzunehmen. Through the hydraulic connection of the first part and Fuel return can use a soft membrane with which large strokes can be achieved. Such Membranes according to the invention can be made of rubber, the opposite Fuel that is not diffusion-tight can be produced. Membranes according to the prior art, which are diffusion-tight are very hard, so a large diameter of the membrane accumulator is necessary to achieve the necessary Absorb damping volume.

Die erfindungsgemäße Verbindung zwischen erstem Teilraum und Kraftstoffrücklauf ermöglicht die Abfuhr des durch die weiche und gut dämpfende Membran diffundierenden Kraftstoffs in den Kraftstoffrücklauf. The connection according to the invention between the first subspace and fuel return allows the removal of the by soft and well damping membrane diffusing Fuel in the fuel return.

Außerdem ist durch die erfindungsgemäße hydraulische Verbindung gewährleistet, dass selbst beim Bruch der Membran kein Kraftstoff in die Umwelt gelangen kann. Schließlich ist die erfindungsgemäße Lösung sehr einfach realisierbar und kann ohne größere Änderungen auch an bereits bestehenden in Serie gefertigten Hochdruckkraftstoffpumpen eingeführt werden. In addition, the hydraulic according to the invention Connection ensures that even if the Membrane no fuel can get into the environment. Finally, the solution according to the invention is very simple feasible and can also be done without major changes already existing mass-produced High pressure fuel pumps are introduced.

Bei einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass in der hydraulischen Verbindung zwischen erstem Teilraum und Kraftstoffrücklauf eine Drossel und/oder eine Blende vorgesehen ist, so dass die kleine Kraftstoffmenge, welche durch die Membran diffundiert ohne weiteres aus dem zweiten Teilraum ausgeschoben werden kann. In a variant of the invention it is provided that in the hydraulic connection between the first compartment and Fuel return a throttle and / or an orifice is provided so that the small amount of fuel which diffuses easily through the membrane from the second Subspace can be pushed out.

Eine nochmals gesteigerte Funktionsfähigkeit ergibt sich, wenn der Strömungswiderstand der Drossel oder der Blende in Richtung vom ersten Teilraum zum Kraftstoffrücklauf so bemessen ist, dass sich bei defekter Membran im Kraftstoffzulauf ein gegenüber dem Normalzustand deutlich verringerter zeitlich gemittelter Druck im ersten Teilraum einstellt, so dass bei Versagen des Membranspeichers die Brennkraftmaschine mit reduzierter Kraftstofffördermenge und infolgedessen auch reduzierten Drücken in der Hochdruckleitung weiterbetrieben werden kann. Somit steht dem Fahrer eines mit einer erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffpumpe ausgestatteten Fahrzeugs eine Notfahrfunktion zur Verfügung, die es ihm erlaubt, die nächstgelegene Werkstatt anzufahren. Wegen der reduzierten Kraftstofffördermenge und der sich daraus ergebenden Leistungsreduktion der Brennkraftmaschine erkennt das Steuergerät eine Fehlfunktion und kann eine Warneinrichtung, wie z. B. eine Signalleuchte im Armaturenbrett des Fahrzeugs, aktivieren. Functionality increases again, if the flow resistance of the throttle or orifice in Direction from the first part of the room to the fuel return is dimensioned that in the case of a defective membrane in the Fuel inflow clearly compared to the normal state reduced time-averaged pressure in the first subspace so that if the diaphragm accumulator fails, the Internal combustion engine with reduced fuel delivery and consequently also reduced pressures in the High pressure line can continue to be operated. Thus stands the driver one with an inventive High pressure fuel pump equipped vehicle Emergency driving function available, which allows him to to go to the nearest workshop. Because of the reduced Fuel flow and the resulting Power reduction in the internal combustion engine recognizes this Control unit malfunction and can be a Warning device, such as. B. a signal light in Activate the dashboard of the vehicle.

Üblich ist eine Förderhöhe der Niederdruckpumpe von etwa 4 bis 6 Bar. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Strömungswiderstand der Drossel oder Blende so gewählt wird, dass sich bei defekter Membran ein mittlerer Druck von etwa 1,5 Bar im Kraftstoffzulauf einstellt. Diese Druckunterschiede sind einerseits ausreichend groß, um leicht detektiert werden zu können und andererseits ist ein Druck von 1,5 Bar im Kraftstoffzulauf ausreichend hoch, um eine Notfahrfunktion des Fahrzeugs zu ermöglichen. A delivery head of the low-pressure pump of around 4 is usual up to 6 bar. It turned out to be advantageous if the flow resistance of the throttle or orifice is selected in this way is that there is a medium pressure when the membrane is defective of about 1.5 bar in the fuel supply. This On the one hand, pressure differences are sufficiently large to easy to be detected and on the other hand is a Pressure of 1.5 bar in the fuel feed is sufficiently high to to enable an emergency driving function of the vehicle.

Das Betriebsverhalten der erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffpumpe wird weiter verbessert, wenn der Strömungswiderstand der Drossel oder Blende in Richtung vom ersten Teilraum zum Kraftstoffrücklauf kleiner ist als vom Kraftstoffrücklauf zum ersten Teilraum. Bei dieser Auslegung der Drossel oder Blende ist gewährleistet, dass die Abfuhr von Kraftstoff aus dem ersten Teilraum nur gegen einen geringen Strömungswiderstand erfolgen muss, während das Zurückströmen von Kraftstoff aus dem Kraftstoffzulauf in den ersten Teilraum behindert wird. Infolgedessen kommt es im Betrieb zur Ausbildung von Dampfblasen im ersten Teilraum, was die Funktion des Dämpfers verbessert. The operating behavior of the invention High pressure fuel pump is further improved when the Flow resistance of the throttle or orifice in the direction from the first part of the fuel return is smaller than from Fuel return to the first compartment. At this Design of the throttle or orifice ensures that the removal of fuel from the first compartment only against low flow resistance must occur while the backflow of fuel from the fuel inlet is hindered in the first subspace. As a result it in operation to form vapor bubbles in the first Subspace, which improves the function of the damper.

Dieser Effekt kann weiter gesteigert werden, wenn in der hydraulischen Verbindung zwischen erstem Teilraum und Kraftstoffrücklauf ein Rückschlagventil vorgesehen wird. Dieses Rückschlagventil ist so anzuordnen, dass das Rückströmen von Kraftstoff aus dem Kraftstoffzulauf in den ersten Teilraum unterbunden wird. This effect can be further increased if in the hydraulic connection between the first part and A return valve is provided for fuel return. This check valve must be arranged so that the Backflow of fuel from the fuel inlet into the first subspace is prevented.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffpumpe sind die Drossel, die Blende und/oder das Rückschlagventil in einem Verbindungsstück angeordnet, welches in eine die hydraulische Verbindung zwischen erstem Teilraum und Kraftstoffrücklauf bildende Bohrung in einem Pumpengehäuse der Hochdruckkraftstoffpumpe und/oder des Membranspeichers angeordnet, insbesondere eingepresst, ist. In an advantageous embodiment of the invention High pressure fuel pumps are the throttle, the orifice and / or the check valve in a connector arranged, which in a the hydraulic connection between the first compartment and the fuel return Bore in a pump housing of the high pressure fuel pump and / or the membrane accumulator arranged, in particular is pressed.

Weitere Varianten der erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffpumpe sehen vor, dass die Membran mindestens eine elastische Gummischicht aufweist und/oder dass der Membranspeicher ein federbelasteter Membranspeicher ist. Beide Varianten erlauben die Ausgestaltung eines besonders gut Druckstöße dämpfenden Membranspeichers. Further variants of the invention High pressure fuel pump provide that the membrane has at least one elastic rubber layer and / or that the diaphragm accumulator is a spring-loaded Membrane accumulator is. Both variants allow that Design of a particularly good pressure shock absorbing Diaphragm accumulator.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Further advantages and advantageous configurations of the Invention are the drawing, its description and the Removable claims.

drawing

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer Einspritzanlage mit einer erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffpumpe, Fig. 1 is a block diagram of a first embodiment of an injection system with an inventive high pressure fuel pump,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffpumpe, Fig. 2 is a schematic representation of a second embodiment of a high pressure fuel pump according to the invention,

Fig. 3 Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Drossel und eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils und Fig. 3 embodiments of a throttle according to the invention and a check valve according to the invention and

Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffpumpe. Fig. 4 is a sectional view of a third embodiment of a high pressure fuel pump according to the invention.

Description of the embodiments

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer mit einer erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffpumpe 1 ausgestatteten Einspritzanlage für Brennkraftmaschinen. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 1 wird über einen Kraftstoffzulauf 3, 3a, 3b mit Kraftstoff aus einem Tank 5 versorgt. Der Kraftstoff wird von einer elektrischen Niederdruckkraftstoffpumpe 7 aus dem Tank 5 in den Kraftstoffzulauf 3 gefördert. Ein Niederdruckregler 9 regelt den Druck im Kraftstoffzulauf 3 auf beispielsweise 4 bis 6 bar. Fig. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an equipped with an inventive high-pressure fuel pump 1 injection system for internal combustion engines. The high-pressure fuel pump 1 is supplied with fuel from a tank 5 via a fuel inlet 3 , 3 a, 3 b. The fuel is conveyed from the tank 5 into the fuel inlet 3 by an electric low-pressure fuel pump 7 . A low pressure regulator 9 regulates the pressure in the fuel inlet 3 to, for example, 4 to 6 bar.

Die erfindungsgemäße Hochdruckkraftstoffpumpe 1 fördert im hier dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Hochdruckleitung 11 in einen Common-Rail 13, der wiederum mit Injektoren 15 verbunden ist. Am Common-Rail 13 sind ein Druckbegrenzungsventil 17 und ein Drucksensor 19 angeordnet. Nicht dargestellt in Fig. 1 sind ein Steuergerät, welches die Regelung und Steuerung der Einspritzanlage übernimmt, Signalleitungen, elektrische Versorgungsleitungen und anderes mehr. In the exemplary embodiment shown here, the high-pressure fuel pump 1 according to the invention delivers via a high-pressure line 11 into a common rail 13 , which in turn is connected to injectors 15 . A pressure limiting valve 17 and a pressure sensor 19 are arranged on the common rail 13 . Not shown in FIG. 1 are a control unit which takes over the regulation and control of the injection system, signal lines, electrical supply lines and other things.

Die Hochdruckkraftstoffpumpe 1 weist bspw. mindestens ein Pumpenelement 21 mit einem Kolben (nicht dargestellt) und einem Zylinder (nicht dargestellt) auf. Das Pumpenelement 21 fördert Kraftstoff aus dem Kraftstoffzulauf 3 in die Hochdruckleitung 11. Um ein Rückströmen des Kraftstoffs aus der Hochdruckleitung 11 in das Pumpenelement 21 und aus dem Pumpenelement 21 in den Kraftstoffzulauf 3b zu unterbinden, sind ein Auslaßventil 23 in der Hochdruckleitung 11 und ein Einlaßventil 25 im Kraftstoffzulauf 3b vorgesehen. The high-pressure fuel pump 1 has, for example, at least one pump element 21 with a piston (not shown) and a cylinder (not shown). The pump element 21 delivers fuel from the fuel inlet 3 into the high-pressure line 11 . In order to prevent the fuel from flowing back from the high-pressure line 11 into the pump element 21 and from the pump element 21 into the fuel inlet 3 b, an outlet valve 23 in the high-pressure line 11 and an inlet valve 25 in the fuel inlet 3 b are provided.

Die Mengenregelung der Hochdruckkraftstoffpumpe 1 erfolgt über einen Bypass 27, welcher einen nicht dargestellten Förderraum des Pumpenelements 21 und den Kraftstoffzulauf 3 miteinander verbindet, und ein im Bypass 27 angeordnetes Mengensteuerventil 29. The quantity control of the high-pressure fuel pump 1 takes place via a bypass 27 , which connects a delivery chamber (not shown) of the pump element 21 and the fuel inlet 3 to one another, and a quantity control valve 29 arranged in the bypass 27 .

Wenn das Mengensteuerventil 29, wie in Fig. 1 dargestellt, geöffnet ist, fördert das Pumpenelement 21 keinen Kraftstoff in die Hochdruckleitung 11, sondern ausschließlich in den Bypass 27. When the quantity control valve 29 , as shown in FIG. 1, is open, the pump element 21 does not deliver any fuel into the high-pressure line 11 , but only into the bypass 27 .

Sobald das Mengensteuerventil 29 geschlossen wird, baut sich während des Förderhubs des Pumpenelements 21 ein Druck im Förderraum (nicht dargestellt) des Pumpenelements 21 auf und das Pumpenelement 21 fördert in die Hochdruckleitung 11, sobald der Druck im Förderraum (nicht dargestellt) höher ist als der Druck in der Hochdruckleitung 11 hinter dem Auslaßventil 23. Once the quantity control valve 29 is closed, a pressure in the delivery chamber of the pump element 21 builds up during the delivery stroke of the pump element 21 (not shown) and the pump element 21 supports in the high pressure line 11 when the pressure in the pumping chamber (not shown) is higher than the Pressure in the high pressure line 11 behind the exhaust valve 23 .

Wenn das Mengensteuerventil 29 während des Förderhubs geöffnet wird, wird der Kraftstoff im Bypass 27 und anschließend im Kraftstoffzulauf 3 mit einem Druckstoß beaufschlagt, welcher die dem Pumpenelement 21 vorgelagerten Komponenten wie Tank 5, Niederdruckkraftstoffpumpe 7, Niederdruckregler 9 oder nicht dargestellte Verbindungselemente, wie z. B. Schnellanschlüsse der Kraftstoffhochdruckpumpe, beschädigen können. If the quantity control valve 29 is opened during the delivery stroke, the fuel in the bypass 27 and then in the fuel inlet 3 is subjected to a pressure surge, which upstream of the pump element 21 components such as tank 5 , low pressure fuel pump 7 , low pressure regulator 9 or connecting elements, not shown, such as. B. Quick connections of the high-pressure fuel pump can damage.

Um diese Druckstöße abzubauen, ist im Kraftstoffzulauf 3 ein Membranspeicher 31 vorgesehen. Der Membranspeicher 31, der hier nur schematisch dargestellt ist, besteht aus einem Gehäuse 33, dessen Innenraum von einer Membran 35 in zwei Teilräume unterteilt wird. Wenn die Membran 35 unbeschädigt ist, dichtet die Membran 35 die Teilräume flüssigkeitsdicht gegeneinander ab. Im ersten Teilraum 39 des Gehäuses 33 ist eine Druckfeder 37 untergebracht, die sich gegen die Membran 35 und das Gehäuse 33 abstützt. Der zweite Teilraum 43 des Gehäuses 33 ist mit dem Kraftstoffzulauf 3 verbunden und ist mit Kraftstoff gefüllt. Sobald der oben genannte Druckstoß den zweiten Teilraum 43 des Membranspeichers 31 erreicht, wird die Druckfeder 37 zusammengepresst und absorbiert somit die in dem Druckstoß enthaltene Energie. In order to reduce these pressure surges, a membrane accumulator 31 is provided in the fuel inlet 3 . The membrane accumulator 31 , which is only shown schematically here, consists of a housing 33 , the interior of which is divided into two subspaces by a membrane 35 . If the membrane 35 is undamaged, the membrane 35 seals the subspaces from one another in a liquid-tight manner. In the first subspace 39 of the housing 33 , a compression spring 37 is accommodated, which is supported against the membrane 35 and the housing 33 . The second partial space 43 of the housing 33 is connected to the fuel inlet 3 and is filled with fuel. As soon as the abovementioned pressure surge reaches the second partial space 43 of the diaphragm accumulator 31 , the compression spring 37 is compressed and thus absorbs the energy contained in the pressure surge.

Wenn das Pumpenelement 21 während des Saughubs mit hoher Geschwindigkeit Kraftstoff aus dem Kraftstoffzulauf 3 ansaugt, führt dies zu einem starken Druckabfall im Kraftstoffzulauf 3, 3a und 3b, da die Förderleistung der Niederdruckkraftstoffpumpe 7 nicht ausreicht, um diese Bedarfsspitze abzufahren. Während der Druck im Kraftstoffzulauf 3 genügend absinkt, drückt die Druckfeder 37 die Membran 35 des Membranspeichers 31 in Richtung des zweiten Teilraums und fördert somit Kraftstoff aus dem Membranspeicher 31 in den Kraftstoffzulauf 3. Der Membranspeicher 31 hat also zwei Funktionen: Er schützt die Einspritzanlage vor schädlichen Druckspitzen und er gewährleistet einen ausreichenden Kraftstofffluss aus dem Kraftstoffzulauf 3b in das Pumpenelement 21 während des Saughubs. When the pump member 21 draws during the intake stroke at high speed fuel from the fuel inlet 3, this results in a large pressure drop in the fuel inlet 3, 3 a and 3 b, as the feed rate of the low pressure fuel pump 7 is not sufficient to this peak demand to depart. While the pressure in the fuel inlet 3 drops sufficiently, the compression spring 37 presses the membrane 35 of the membrane accumulator 31 in the direction of the second subspace and thus conveys fuel from the membrane accumulator 31 into the fuel inlet 3 . The diaphragm accumulator 31 thus has two functions: it protects the injection system from harmful pressure peaks and it ensures a sufficient fuel flow from the fuel inlet 3 b into the pump element 21 during the suction stroke.

Die Leckagemenge des Pumpenelements 21 wird über einen Kraftstoffrücklauf 45 in den Tank 5 zurückgeleitet. Zwischen dem ersten Teilraum 39 und dem Kraftstoffrücklauf 45 ist eine Verbindungsleitung 47 mit einer Drossel 49 vorhanden über die Kraftstoff (nicht dargestellt), welcher durch die Membran 35 in den ersten Teilraum 39 diffundiert, abgeführt werden kann. Wenn die Membran 35 sich während des Saughubs, wie oben beschrieben, in Richtung des zweiten teilraums 43 bewegt, drosselt die Drossel 49 den Kraftstoffrückfluß aus dem Kraftstoffzulauf 3 in den ersten Teilraum 39 so stark, dass der Kraftstoff im ersten Teilraum 39 aufgrund des starken Unterdruck mindestens teilweise verdampft. Im ersten Teilraum herrscht also höchstens ein dem Dampfdruck des Kraftstoffs entsprechender Druck, was wiederum die elastischen Eigenschaften im ersten Teilraum verbessert. The leakage amount of the pump element 21 is returned to the tank 5 via a fuel return 45 . Between the first subspace 39 and the fuel return 45 there is a connecting line 47 with a throttle 49 via which fuel (not shown), which diffuses through the membrane 35 into the first subspace 39 , can be discharged. If the diaphragm 35 moves in the direction of the second subspace 43 during the suction stroke, as described above, the throttle 49 throttles the fuel return flow from the fuel inlet 3 into the first subspace 39 so much that the fuel in the first subspace 39 due to the strong negative pressure evaporated at least partially. In the first subspace there is at most a pressure corresponding to the vapor pressure of the fuel, which in turn improves the elastic properties in the first subspace.

Wenn die Membran 35 des Membranspeichers 31 undicht werden sollte, fließt der Kraftstoff auch in den ersten Teilraum 39 und über die Verbindungsleitung 47 in den Kraftstoffrücklauf 45. Dadurch wird der Mebranspeicher 31 wirkungslos und der Druck im Kraftstoffzulauf 3 sinkt so weit ab (beispielsweise auf 1,5 bar), dass die Brennkraftmaschine nur noch mit reduzierter Leistung und Drehzahl betrieben werden kann. Dadurch werden Schäden, die andernfalls durch die Druckspitzen beim Steuern der Fördermenge des Pumpenelements entstehen würden verhindert. Durch den Druckabfall im Kraftstoffzulauf 3 kann die Fehlfunktion der Einspritzanlage vom nicht dargestellten Steuergerät erkannt und ein entsprechendes Notfahrprogramm aktiviert werden. If the diaphragm 35 of the diaphragm accumulator 31 should leak, the fuel also flows into the first subspace 39 and via the connecting line 47 into the fuel return 45 . As a result, the diaphragm accumulator 31 becomes ineffective and the pressure in the fuel inlet 3 drops so far (for example to 1.5 bar) that the internal combustion engine can only be operated at reduced power and speed. This prevents damage that would otherwise result from the pressure peaks when controlling the delivery rate of the pump element. Due to the pressure drop in the fuel inlet 3 , the malfunction of the injection system can be recognized by the control unit (not shown) and a corresponding emergency driving program can be activated.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffpumpe ausschnittsweise dargestellt. Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und es gilt das betreffend der Fig. 1 Gesagte entsprechend. In Fig. 2 ist deutlich zu erkennen, dass bei diesem Ausführungsbeispiel das Pumpenelement 21 aus einem Kolben 51, der in einer Zylinderbohrung 53 geführt ist, besteht. Die Zylinderbohrung 53 und der Kolben 51 begrenzen einen Förderraum 55. Über das Einlassventil 25 kann der Kraftstoff aus dem Kraftstoffzulauf 3 in den Förderraum 55 gelangen, wenn der Kolben 51 sich in der in Fig. 2 dargestellten Anordnung nach unten bewegt. Dies ist der sog. Saughub. A second exemplary embodiment of a high-pressure fuel pump according to the invention is shown in sections in FIG. 2. The same components are provided with the same reference numerals and what has been said regarding FIG. 1 applies accordingly. It can be clearly seen in FIG. 2 that in this exemplary embodiment the pump element 21 consists of a piston 51 which is guided in a cylinder bore 53 . The cylinder bore 53 and the piston 51 delimit a delivery chamber 55 . The fuel can pass from the fuel inlet 3 into the delivery chamber 55 via the inlet valve 25 when the piston 51 moves downward in the arrangement shown in FIG. 2. This is the so-called suction stroke.

Sobald der Kolben 51 sich wieder nach oben in Richtung des Einlassventils 25 bewegt, verringert sich das Volumen des Förderraums 55, das Einlassventil 25 schließt und Kraftstoff wird über das Auslassventil 23 in die Hochdruckleitung 11 ausgeschoben, vorausgesetzt, das Mengensteuerventil 29 ist geschlossen. As soon as the piston 51 again moves upward in the direction of the inlet valve 25 , the volume of the delivery chamber 55 decreases, the inlet valve 25 closes and fuel is pushed out via the outlet valve 23 into the high-pressure line 11 , provided the quantity control valve 29 is closed.

Wenn der Kolben 51 ausreichend Kraftstoff in die Hochdruckleitung 11 gefördert hat, wird das Mengensteuerventil 29 geöffnet. Diese Schaltstellung des Mengensteuerventils 29 ist in Fig. 2 dargestellt. Durch das geöffnete Mengensteuerventil 29 kann der vom Kolben 51 geförderte Kraftstoff in den Kraftstoffzulauf 3 ausgeschoben werden. Daraus resultiert der bereits erwähnte Druckstoß im Kraftstoffzulauf 3, welcher durch den Membranspeicher 31 gedämpft wird. Am Kolben 51 ist ein Ringkanal 57 vorgesehen, welcher von Kraftstoff aus dem Kraftstoffzulauf 3 durchströmt wird. Dadurch wird der Kolben 51 gekühlt und geschmiert. Über eine Ablaufdrossel 59 wird der Kraftstoff aus dem Ringkanal 57 in den Kraftstoffrücklauf 45 abgeführt. Die Leckagemenge des Pumpenelements 21 wird aus einem Leckageraum 61 ebenfalls in den Kraftstoffrücklauf 45 abgeführt. When the piston 51 has delivered sufficient fuel into the high-pressure line 11 , the quantity control valve 29 is opened. This switching position of the quantity control valve 29 is shown in FIG. 2. The fuel delivered by the piston 51 can be pushed out into the fuel inlet 3 by the opened quantity control valve 29 . This results in the already mentioned pressure surge in the fuel inlet 3 , which is damped by the membrane accumulator 31 . An annular channel 57 is provided on the piston 51 , and fuel flows through it from the fuel inlet 3 . As a result, the piston 51 is cooled and lubricated. Via an outlet throttle 59, the fuel is discharged from the annular channel 57 in the fuel return 45th The leakage amount of the pump element 21 is also discharged from a leakage space 61 into the fuel return 45 .

In Fig. 2 ist zu erkennen, dass der Membranspeicher 31 ein Gehäuse 33 aufweist. Eine Membran 35 unterteilt das Innenvolumen des Gehäuses 33 in einen ersten Teilraum 39 und einen zweiten Teilraum 43 flüssigkeitsdicht. Der zweite Teilraum 43 ist hydraulisch mit dem Kraftstoffzulauf 3 verbunden. Wenn im Kraftstoffzulauf 3 ein Druckstoß auftritt, hebt dieser die Membran 35 gegen die Kraft einer im ersten Teilraum 39 angeordneten Druckfeder 63 an und baut somit diesen Druckstoß ab. Die Druckfeder 63 stützt sich über eine Stützplatte 65 einenends auf der Membran 35 ab. In Fig. 2 it can be seen that the diaphragm accumulator 31 has a housing 33. A membrane 35 divides the inner volume of the housing 33 into a first partial space 39 and a second partial space 43 in a liquid-tight manner. The second subspace 43 is hydraulically connected to the fuel inlet 3 . If a pressure surge occurs in the fuel inlet 3 , the latter raises the membrane 35 against the force of a compression spring 63 arranged in the first subspace 39 and thus reduces this pressure surge. The compression spring 63 is supported at one end by a support plate 65 on the membrane 35 .

Wie bereits an Hand des ersten Ausführungsbeispiels (Fig. 1) erläutert, steht der erste Teilraum 39 über die Drossel 49 und die Verbindungsleitung 47 mit dem Kraftstoffrücklauf 45 hydraulisch in Verbindung. Wenn durch die Membran 35 Kraftstoff vom zweiten Teilraum 43 in den ersten Teilraum 39 diffundiert, kann dieser Kraftstoff über die Verbindungsleitung 47 abgeführt werden. Die Drossel 49 ist so bemessen, dass diese geringen Kraftstoffmengen, welche durch die Membran 35 diffundieren, ohne weiteres abgeführt werden können. Andererseits kann der Kraftstoff aus dem Kraftstoffrücklauf 45 nicht vollständig in den ersten Teilraum 39 zurückströmen, wenn die Druckfeder 63 während des Saughubs des Pumpenelements 21 die Membran wieder in ihre Ausgangslage zurückdrückt. Dieser Vorgang vollzieht sich mit einer sehr hohen Geschwindigkeit und deshalb kann der Kraftstoff aus dem Kraftstoffrücklauf 45 nicht in der gleichen Geschwindigkeit durch die Drossel 49 strömen. Es bildet sich deshalb eine Dampfblase im ersten Teilraum 39. Wegen dieser Dampfblase ist die Funktionsfähigkeit des Membranspeichers 31 als Druckdämpfer trotz der Verbindungsleitung 47 zum Kraftstoffrücklauf 45 gewährleistet. Des Weiteren ist die Drossel 49 so zu dimensionieren, dass im Fall einer defekten Membran 35 sich ein reduziertes Druckniveau im Kraftstoffzulauf 3 einstellt. Dieses reduzierte Druckniveau von z. B. 1,5 bar ist ausreichend, um einen Notlaufbetrieb der Brennkraftmaschine zu gewährleisten ohne unzulässig hohe Druckstöße im Kraftstoffzulauf 3 durch das Öffnen des Mengensteuerventils 29 zu verursachen, so dass Schäden während des Notfahrbetriebs am Kraftstoffzulauf 3 und der mit ihm verbundenen Bauteile nicht entstehen. Dies wird dadurch erreicht, dass nach der Fehlererkennung durch die Diagnose im Steuergerät, der Systemdruck im Common-Rail deutlich reduziert wird, was wiederum zu niedrigeren Druckstößen auf der Zulaufleitung nach dem Öffnen des Mengensteuerventils führt. Dadurch reduziert sich auch die Maximaldrehzahl der Brennkraftmaschine. As already explained with reference to the first exemplary embodiment ( FIG. 1), the first subspace 39 is hydraulically connected to the fuel return 45 via the throttle 49 and the connecting line 47 . If fuel diffuses through the membrane 35 from the second subspace 43 into the first subspace 39 , this fuel can be discharged via the connecting line 47 . The throttle 49 is dimensioned such that these small amounts of fuel, which diffuse through the membrane 35 , can be easily removed. On the other hand, the fuel from the fuel return 45 cannot flow back completely into the first subspace 39 if the compression spring 63 presses the membrane back into its starting position during the suction stroke of the pump element 21 . This process takes place at a very high speed and therefore the fuel from the fuel return 45 cannot flow through the throttle 49 at the same speed. A vapor bubble therefore forms in the first subspace 39 . Because of this vapor bubble, the operability of the diaphragm accumulator 31 as a pressure damper is ensured despite the connecting line 47 to the fuel return 45 . Furthermore, the throttle 49 is to be dimensioned such that in the case of a defective membrane 35 , a reduced pressure level is established in the fuel inlet 3 . This reduced pressure level of e.g. B. 1.5 bar is sufficient to ensure emergency operation of the internal combustion engine without causing impermissibly high pressure surges in the fuel inlet 3 by opening the quantity control valve 29 , so that damage to the fuel inlet 3 and the components connected to it do not occur during emergency operation. This is achieved by significantly reducing the system pressure in the common rail after the fault has been identified by the diagnosis in the control unit, which in turn leads to lower pressure surges on the supply line after the quantity control valve has been opened. This also reduces the maximum speed of the internal combustion engine.

In Fig. 3 sind zwei Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Membranspeicher 31 ausschnittsweise dargestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3a ist an Stelle der Drossel 49 ein Rückschlagventil 67 vorgesehen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3b ist die Drossel 49 so ausgebildet, dass sie einen geringen Strömungswiderstand in der Strömungsrichtung vom ersten Teilraum 39 in die Verbindungsleitung 49 hat und umgekehrt einen demgegenüber deutlich größeren Strömungswiderstand hat. Dieser erhöhte Strömungswiderstand fördert die Dampfblasenbildung im ersten Teilraum 39 während des Saughubs des Pumpenelements 21 (siehe Fig. 2). In Fig. 3, two exemplary embodiments of membrane accumulator 31 according to the invention are shown in sections. In the embodiment according to FIG. 3a, a check valve 67 is provided instead of the throttle 49 . In the embodiment according to Fig. 3b, the throttle 49 is formed so that it has a low flow resistance in the flow direction from the first part space 39 into the connecting line 49, and vice versa in contrast, has a much greater resistance to flow. This increased flow resistance promotes the formation of vapor bubbles in the first subspace 39 during the suction stroke of the pump element 21 (see FIG. 2).

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffpumpe im Schnitt dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 33 des Membranspeichers 31 zweiteilig ausgeführt. Es besteht aus einem Deckel 33a und einem Unterteil 33b. Durch Verschrauben von Deckel 33a und Unterteil 33b wird die Membran 35 festgeklemmt und gleichzeitig die Druckfeder 63 vorgespannt. Die Verbindungsleitung 47 verläuft teilweise durch den Deckel 33a und anschließend durch ein Gehäuse 69 der Hochdruckkraftstoffpumpe. In einem erweiterten Abschnitt 71 der Verbindungsleitung 47 ist ein Verbindungsteil 73 eingesetzt. In diesem Verbindungsteil 73 ist die Drossel 49 vorgesehen. Diese Lösung ist fertigungstechnisch und im Hinblick auf eventuelle Reparaturen sehr günstig. Selbstverständlich können bei allen Ausführungsbeispielen an Stelle der Drossel 49 ein Rückschlagventil vorgesehen sein. Auch die Kombination von Drossel 49 (siehe Fig. 3b) und Rückschlagventil 67 (siehe Fig. 3a) ist möglich und in bestimmten Anwendungsfällen auch vorteilhaft. In FIG. 4, a further embodiment of a high pressure fuel pump according to the invention is shown in section. In this embodiment, the housing 33 of the membrane accumulator 31 is made in two parts. It consists of a cover 33 a and a lower part 33 b. By screwing the lid 33 a and lower part 33 b, the membrane 35 is clamped and at the same time the compression spring 63 is biased. The connecting line 47 extends partially through the cover 33 a and then through a housing 69 of the high pressure fuel pump. A connecting part 73 is inserted in an enlarged section 71 of the connecting line 47 . The throttle 49 is provided in this connecting part 73 . This solution is very cheap in terms of production technology and possible repairs. Of course, a check valve can be provided instead of the throttle 49 in all embodiments. The combination of throttle 49 (see FIG. 3b) and check valve 67 (see FIG. 3a) is also possible and also advantageous in certain applications.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. All in the description, the following claims and The features shown in the drawing can be both individually as well as in any combination with each other be essential to the invention.

Claims

1. High-pressure fuel pump for an internal combustion engine, with at least one pump element ( 21 ), with a fuel inlet ( 3 ), with a fuel return ( 45 ), with a high-pressure line ( 11 ), the pump element ( 21 ) fuel from the fuel inlet ( 3 ) in the high pressure line ( 11 ) conveys, and with a diaphragm accumulator ( 31 ), the diaphragm accumulator ( 31 ) having a first partial space ( 39 ) and a second partial space ( 43 ), which are separated from one another by a diaphragm ( 35 ), the second Subspace ( 43 ) is acted upon by the pressure of the fuel inlet ( 3 ), characterized in that the first subspace ( 39 ) is hydraulically connected to a fuel return ( 45 ).

2. High-pressure fuel pump according to claim 1, characterized in that a throttle ( 49 ) or an orifice is provided in the hydraulic connection between the first partial space ( 39 ) and the fuel return ( 45 ).

3. High-pressure fuel pump according to claim 2, characterized in that the flow resistance of the throttle ( 49 ) or orifice in the direction from the first subspace ( 39 ) to the fuel return ( 45 ) is dimensioned such that when the diaphragm ( 35 ) is defective in the fuel supply ( 3 ) sets an average pressure that is significantly reduced compared to the normal state.

4. High-pressure fuel pump according to claim 2 or 3, characterized in that the flow resistance of the throttle ( 45 ) or orifice in the direction from the first subspace ( 39 ) to the fuel return ( 45 ) is smaller than from the fuel return ( 45 ) to the first subspace ( 39 ).

5. High-pressure fuel pump according to one of the preceding claims, characterized in that a check valve ( 67 ) is provided in the hydraulic connection between the first subspace ( 39 ) and the fuel return ( 45 ).

6. High-pressure fuel pump according to one of claims 2 to 5, characterized in that the throttle ( 45 ), the diaphragm and / or the check valve ( 67 ) are arranged in a connecting piece ( 73 ), and in that the connecting piece ( 73 ) in a The hydraulic connection between the first subspace ( 39 ) and the fuel return ( 45 ) forming the bore ( 71 ) in a pump housing ( 69 ) of the high pressure fuel pump ( 1 ) and / or the diaphragm accumulator ( 31 ) is arranged, in particular pressed.

7. High-pressure fuel pump according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane ( 35 ) has at least one elastic rubber layer.

8. High-pressure fuel pump according to one of the preceding claims, characterized in that the diaphragm accumulator is a spring-loaded diaphragm accumulator ( 31 ).

9. High-pressure fuel pump according to one of the preceding claims, characterized in that a connecting line ( 47 ) inside the high-pressure fuel pump is connected to the fuel return ( 45 ).

10. High-pressure fuel pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure in a common rail ( 13 ) is reduced after the detection of a failure of the diaphragm accumulator.