DE102004007317A1

DE102004007317A1 - Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102004007317A1
Application number: DE200410007317
Authority: DE
Inventors: Helmut Rembold; Matthias Philipp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-02-14
Filing date: 2004-02-14
Publication date: 2005-08-25

Abstract

Es wird eine Kraftstoffhochdruckpumpe (101) vorgeschlagen, die druckseitig zwischen einem Förderraum (133) und einem Common-Rail (107) mehrere Rückschlagventile (137, 139) sowie mehrere Druckbegrenzungsventile (114 und 143) aufweist, so dass im Schiebebetrieb und bei abgestellter Brennkraftmaschine der Druck im Common-Rail (107) bis auf den Öffnungsdruck des ersten Druckbegrenzungsventils (114) abgesenkt werden kann.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zum allgemeinen Stand der Technik auf diesem Gebiet wird auf die DE 102 36 314 A1 verwiesen.

Speziell geht die Erfindung aus von einem sogenannten Common Rail System (CR-System). Die Besonderheit bei derartigen CR-Systemen besteht darin, dass die zur Einspritzung benötigte Kraftstoffmenge durch eine Kraftstoffhochdruckpumpe auf einen veränderlichen vom jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine abhängigen Druck gebracht werden muss. Hierbei wird die Kraftstoffhochdruckpumpe motordrehzahlabhängig angetrieben, was zum Beispiel durch eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine geschehen kann. Die Fördermenge der Kraftstoffhochdruckpumpe ist so ausgelegt, dass in jedem Betriebszustand ein Überschuss an Kraftstoff, das heißt mehr als das Rail zum gewünschten Druckaufbau benötigt, gefördert werden kann.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystemen muss einerseits nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine sichergestellt werden, dass durch die Injektoren kein Kraftstoff in die Brennräume gelangt. Dies würde zu unerwünschten Emissionen von Kohlenwasserstoffen während des Stillstands der Brennkraftmaschine führen. Um dies zu gewährleisten, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, den Druck im Common-Rail nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine bis auf den Umgebungsdruck oder den Förderdruck einer elektrischen Vorförderpumpe von 3 bar bis 6 bar abzusenken.

Andererseits soll, um einen schnellen und emissionsarmen Start der Brennkraftmaschine zu ermöglichen, beim Start der Brennkraftmaschine möglichst schnell der geforderte Einspritzdruck vorhanden sein. Dies wird erleichtert, wenn bei abgeschalteter Brennkraftmaschine der Druck im Common-Rail nicht bis auf den Umgebungsdruck abgesenkt wird.

Schließlich muss auch unter allen Umständen gewährleistet sein, dass im Common-Rail und den anderen mit Hochdruck beaufschlagten Komponenten der zulässige Maximaldruck nicht überschritten wird. Dies muss auch gewährleistet sein, wenn zum Beispiel die Fördermengensteuerung versagt.

Sei einer erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens einem Pumpenelement zur Förderung von Kraftstoff von einer Saugseite zu einer Druckseite, mit einer saugseitigen Einrichtung zur Steuerung der Fördermenge der Kraftstoffhochdruckpumpe, mit einem druckseitig angeordneten ersten Rückschlagventil, mit einem in Reihe zu dem ersten Rückschlagventil angeordneten zweiten Rückschlagventil, mit einer Entlastungseinrichtung und mit einem parallel zu dem ersten Rückschlagventil geschalteten ersten Druckbegrenzungsventil, wobei die Entlastungseinrichtung entgegen der Durchflussrichtung des zweiten Rückschlagventils einen Druckausgleich zwischen Einlass und Auslass des zweiten Rückschlagventils ermöglicht, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass druckseitig ein zweites Druckbegrenzungsventil vorgesehen ist, so dass ein Druckausgleich nur bis zum Öffnungsdruck des ersten Druckbegrenzungsventils erfolgt, und dass der Öffnungsdruck des ersten Druckbegrenzungsventils kleiner als der zulässige Maximaldruck auf der Druckseite der Kraftstoffhochdruckpumpe ist.

Vorteile der Erfindung

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich, unter Verzicht auf ein vom Steuergerät angesteuertes Druckregelventil bei abgeschalteter Brennkraftmaschine den Druck im Common-Rail bis zum Öffnungsdruck des ersten Druckbegrenzungsventils abzubauen. Dadurch ist ein rascher Druckaufbau im Common-Rail beim Start der Brennkraftmaschine möglich.

Gleichzeitig ist zuverlässig gewährleistet, dass auch im Notlaufbetrieb der Brennkraftmaschine der zulässige Höchstdruck im Hochdruckbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe und des gesamten Kraftstoffeinspritzsystems nicht überschritten wird.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es auch möglich, während des Schiebebetriebs der Brennkraftmaschine, das heißt, wenn die Fördermenge der Kraftstoffhochdruckpumpe gegen Null geht oder sogar gleich Null ist, den Druck im Common-Rail durch die Entlastungseinrichtung bis auf den Öffnungsdruck des ersten Druckbegrenzungsventils abzusenken.

Zusätzlich ist es durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Maßnahme möglich, die Fördermengenregelung der Kraftstoffhochdruckpumpe auf niedrigere Fördermengen auszuweiten, da die beispielsweise während des Leerlaufs der Brennkraftmaschine in dem Mengensteuerventil entstehende Leckage nicht in den Common-Rail gefördert wird, sondern während des Saughubs der Pumpenelemente durch die Entlastungseinrichtung vom Common-Rail wieder in die Kraftstoffhochdruckpumpe zurückgeführt wird. Dies ist deswegen von großer Bedeutung, weil bei manchen Bauformen von Mengensteuerventilen die Leckage des Mengensteuerventils etwa gleich groß wie die im Leerlauf in den Brennraum eingespritzte Kraftstoffmenge sein kann, so dass ohne die erfindungsgemäße Maßnahme die Leerlaufregelung der Brennkraftmaschine nicht immer zufriedenstellend ist. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Maßnahme wird in allen Betriebszuständen sicher gewährleistet, dass die Fördermenge der Kraftstoffhochdruckpumpe genau an den Kraftstoffbedarf der Brennkraftmaschine angepasst werden kann.

Bei einer vorteilhaften Variante der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe ist vorgesehen, dass das zweite Druckbegrenzungsventil parallel zu dem zweiten Rückschlagventil und in Reihe zu dem ersten Rückschlagventil angeordnet ist.

Durch diese Maßnahme addieren sich die Öffnungsdrücke des ersten Druckbegrenzungsventils und des zweiten Druckbegrenzungsventils, so dass eine Druckentlastung des Common-Rails immer dann stattfindet, wenn die Druckdifferenz zwischen Common-Rail und dem Förderraum der Kraftstoffhochdruckpumpe größer ist als die Summe der Öffnungsdrücke beider Druckbegrenzungsventile. Dadurch ist es sehr einfach möglich, den im Common-Rail auftretenden Maximaldruck auf den doppelten Wert des Öffnungsdrucks des ersten Druckbegrenzungsventils zu begrenzen. Außerdem können zwei baugleiche Druckbegrenzungsventile eingesetzt werden, was die Kosten und die Teilevielfalt verringert.

In einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe ist weiter vorgesehen, dass das zweite Druckbegrenzungsventil parallel zu dem ersten Rückschlagventil und parallel zu dem zweiten Rückschlagventil angeordnet ist. Dadurch kann der Öffnungsdruck des zweiten Druckbegrenzungsventils so gewählt werden, dass er dem zulässigen Maximaldruck auf der Druckseite der Kraftstoffhochdruckpumpe entspricht. Infolgedessen kann der im Common-Rail auftretende maximale Druck genauer begrenzt werden.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Öffnungsdruck des ersten Druckbegrenzungsventils 6 MPa bis 14 MPa, bevorzugt 8 MPa bis 12 MPa, und besonders bevorzugt etwa 10 MPa beträgt.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Entlastungseinrichtung eine erste Drossel umfasst. Damit ist auf einfache und fertigungstechnisch günstige Weise eine Druckentlastung bei abgestellter Brennkraftmaschine zwischen dem Common-Rail und der Kraftstoffhochdruckpumpe möglich. Auch ist mit der Drossel ein Druckabbau im Common-Rail, während des Schiebebetriebs der Brennkraftmaschine auf den Öffnungsdruck des ersten Druckbegrenzungsventils möglich. Durch die Dimensionierung der erfindungsgemäßen Drossel, kann der Druckgradient im Common-Rail bei abgestellter Brennkraftmaschine und während des Schiebebetriebs der Brennkraftmaschine in weiten Grenzen und auf einfache Weise eingestellt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Entlastungseinrichtung in das zweite Rückschlagventil integriert ist. Dies ist erfindungsgemäß beispielsweise dadurch möglich, dass das zweite Rückschlagventil als Flachsitzventil ausgebildet ist, und dass die Entlastungseinrichtung als Kerbe in dem Sitz des zweiten Rückschlagventils ausgebildet ist.

Eine fertigungstechnisch besonders vorteilhafte Variante zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Rückschlagventil ein erstes Ventilglied aufweist, dass das zweite Rückschlagventil ein zweites Ventilglied aufweist, und dass das erste Ventilglied und das zweite Ventilglied von einer gemeinsamen Druckfeder gegen ihre Ventilsitze gepresst werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel vereinfachen sich Herstellung und Montage des ersten Rückschlagventils und des zweiten Rückschlagventils. Außerdem können durch unterschiedliche Abmessungen des Ventilsitzes des ersten Rückschlagventils und des Ventilsitzes des zweiten Rückschlagventils für beide Rückschlagventile unterschiedliche Öffnungsdrücke eingestellt werden.

Um das Betriebsverhalten der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe weiter zu verbessern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen der Kraftstoffhochdruckpumpe und dem Common-Rail eine zweite Drossel angeordnet ist. Alternativ oder in Ergänzung dazu kann zwischen der Kraftstoffhochdruckpumpe und dem Common-Rail in unmittelbarer Nähe zum Common-Rail eine dritte Drossel vorgesehen sein. Diese Drosseln haben die Funktion, bei der Förderung von Kraftstoff durch die Kraftstoffhochdruckpumpe auf der Druckseite entstehende Druckpulsationen zu dämpfen und somit das unerwünschte Öffnen eines oder beider Druckbegrenzungsventile zu verhindern. Wenn die Druckbegrenzungsventile während des Förderhubs der Kraftstoffhochdruckpumpe auch nur kurzzeitig öffnen, dann führt dies zu einer erheblichen Verschlechterung des volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffhochdruckpumpe und damit auch des Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine.

Die Dämpfungswirkung der erfindungsgemäß beanspruchten Drosseln wird weiter verbessert, wenn der Strömungswiderstand dieser Drosseln richtungsabhängig ist. Dies bedeutet, dass der Strömungswiderstand in Förderrichtung der Kraftstoffhochdruckpumpe möglichst gering sein soll, während beim Rückströmen von Kraftstoff aus dem Common-Rail in die Kraftstoffhochdruckpumpe ein hoher Strömungswiderstand erwünscht ist.

Die in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer Einspritzanlage,
2–4 Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Kraftstoffhochdruckpumpen, und
5 ein konstruktives Detail einer erfindungsgemäßen Drossel.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist beispielhaft eine Einspritzanlage als Blockschaltbild dargestellt, wobei die Erfindung nicht auf diese Einspritzanlage beschränkt ist. Eine erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckpumpe 101 weist eine Saugseite 103 und eine Druckseite 105 auf. Druckseitig sind an die Kraftstoffhochdruckpumpe 101 ein Common-Rail 107 sowie mehrere Injektoren 109 angeschlossen. Am Common-Rail 107 ist ein Drucksensor 111 sowie ein erstes Druckbegrenzungsventil 113 angeordnet. Vorn ersten Druckbegrenzungsventil 113 führt eine Verbindungsleitung 115 zur Saugseite 103 der Kraftstoffhochdruckpumpe 101.
Die Saugseite 103 der Kraftstoffhochdruckpumpe 101 ist mit einer in einem Tank 117 angeordneten Niederdruckpumpe 119 verbunden. Die Niederdruckpumpe 119 kann beispielsweise eine elektrische Kraftstoffpumpe sein. Zwischen einer Druckseite 121 der Niederdruckpumpe 119 und der Saugseite 103 der Kraftstoffhochdruckpumpe 101 ist im Tank 117 ein Druckregelventil 123 angeordnet. Das Druckregelventil 123 sorgt dafür, dass der Druck auf der Saugseite 103 der Kraftstoffhochdruckpumpe 101 während des Betriebs der Brennkraftmaschine annähernd konstant gehalten wird. Üblicherweise beträgt der Druck auf der Saugseite 103 zwischen 3 und 6 bar.
Das Druckbegrenzungsventil 113 verhindert unzulässig hohe Drücke im Common-Rail 107 und wird direkt über den Druck im Common-Rail 107 angesteuert (nicht dargestellt).
In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe 101 schematisch dargestellt. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 101 besteht bei diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen aus einem Pumpenelement 127 mit einem Kolben 129, einer Zylinderbohrung 131 und einem von Kolben 129 und Zylinderbohrung 131 begrenzten Förderraum 133.
Der Kolben 129 führt eine oszillierende Bewegung, welche in 2 durch einen Doppelpfeil angedeutet ist, aus. Während des Saughubs bewegt sich der Kolben 129 in 2 von oben nach unten, das heißt das Volumen des Förderraums 133 vergrößert sich. Während dieses Saughubs saugt der Kolben 129 Kraftstoff von der Saugseite 103 durch das Mengensteuerventil (MSV) in den Förderraum 133. Im darauf folgenden Förderhub, wenn sich der Kolben 129 von seinem unteren Totpunkt zu seinem oberen Totpunkt bewegt, nimmt das Volumen des Förderraums 133 ab und der im Förderraum 133 befindliche Kraftstoff wird entweder unter Druck gesetzt, bis er zur Druckseite 105 und in den Common-Rail 107 (siehe 1) ausgeschoben wird oder er wird zur Saugseite 103 zurückgeschoben.
Auf der Saugseite 103, welche die Kraftstoffhochdruckpumpe 101 mit dem Tank 117 (siehe 1) verbindet, ist ein Mengensteuerventil MSV zur saugseitigen Regelung der Fördermenge der Kraftstoffhochdruckpumpe 101 vorhanden.
Das Mengensteuerventil MSV ist bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel als 2/2-Wegesteuerventil ausgebildet. In der ersten in 2 dargestellten Schaltstellung ist das Mengensteuerventil MSV geöffnet, so dass sich auch während des Förderhubs des Kolbens 129 – wenn sich der Kolben 129 in 2 von unten nach oben bewegt und somit das Volumen des Förderraums 133 verkleinert wird – kein Überdruck im Förderraum 133 aufbaut. In Folge dessen wird kein Kraftstoff vom Förderraum 133 in den Common-Rail 107 ausgeschoben, sondern der im Förderraum 133 befindliche Kraftstoff wird während des Förderhubs durch das Mengensteuerventil MSV zur Saugseite 103 zurückgeschoben.
In der zweiten Schaltstellung (nicht dargestellt) des Mengensteuerventils MSV ist zwischen der Saugseite 103 und dem Förderraum 133 ein Einlassventil 135 vorgesehen, welches das Rückströmen von Kraftstoff aus dem Förderraum 133 zur Saugseite 103 verhindert.
Wenn sich das Mengensteuerventil MSV in der nicht dargestellten zweiten Schaltstellung befindet, fördert der Kolben 129 Kraftstoff aus dem Förderraum 133 in den Common-Rail 107.
Die Fördermengenregelung der Kraftstoffhochdruckpumpe 101 erfolgt nun dadurch, dass während des Förderhubs des Kolbens 129 das Mengensteuerventil MSV entweder die erste Schaltstellung, wie in 2 dargestellt, oder die zweite Schaltstellung (nicht dargestellt) einnimmt.
Wenn die Kraftstoffhochdruckpumpe 101 keinen Kraftstoff fördern soll, nimmt das Mengensteuerventil MSV während des Förderhubs immer die erste Schaltstellung ein. Um eine Vollförderung der Kraftstoffhochdruckpumpe 101 zu erreichen, wird das Mengensteuerventil MSV so eingestellt, dass es die zweite Schaltstellung (nicht dargestellt) während des gesamten Förderhubs des Kolbens 129 einnimmt.
Durch Umschalten des Mengensteuerventils MSV von der ersten Schaltstellung auf die zweite Schaltstellung während des Förderhubs der Kraftstoffhochdruckpumpe 101 kann jede beliebige Fördermenge zwischen Nullförderung und Maximalförderung eingestellt werden.
Das Mengensteuerventil MSV kann auch als Schieberventil mit stufenloser Querschnittsverstellung und einem Rückschlagventil ausgeführt sein (nicht dargestellt). Bei dieser Ausführungsform tritt beispielsweise im Leerlauf der Brennkraftmaschine (nicht dargestellt), wenn nur eine sehr geringe Kraftstoffmenge in den Förderraum 133 angesaugt werden soll, wie bei jedem Schieberventil, eine Leckage an dem Mengensteuerventil MSV auf. Dies bedeutet, dass am Mengensteuerventils MSV vorbei Kraftstoff in unkontrollierter Weise von der Saugseite 103 in den Förderraum 133 gelangt. Da diese Leckage vom Volumen her etwa so groß ist wie die im Leerlauf der Brennkraftmaschine von der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 zu fördernde Kraftstoffmenge, kann der Leerlauf der Brennkraftmaschine nicht mit ausreichender Genauigkeit geregelt werden.
Im Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine, wenn kein Kraftstoff eingespritzt werden soll, führt die Leckage bei den als Schieberventilen ausgebildeten Mengensteuerventilen MSV dazu, dass Kraftstoff über die Druckseite 105 in den Common-Rail 107 gefördert wird, ohne dass Kraftstoff aus den Injektoren 109 in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. In Folge dessen steigt der Druck im Common-Rail 107 an, bis ein Druckbegrenzungsventil nach Erreichen eines zulässigen Maximaldrucks öffnet und den Druck im Common-Rail 107 auf den höchsten zulässigen Wert begrenzt.
Wenn aus dem Schiebebetrieb in den Normalbetrieb gewechselt werden soll, ist es in der Regel erwünscht, einen geringen Druck im Common-Rail zu haben, da es dann leichter möglich ist, in der Übergangsphase vom Schiebebetrieb in den Normalbetrieb kleinste Kraftstoffmengen einzuspritzen und einen weichen Übergang zwischen diesen beiden Betriebszuständen der Brennkraftmaschine zu erreichen. Der zuvor beschriebene hohe Druck im Common-Rail 107 erschwert das Einspritzen kleinster Kraftstoffmengen, so dass auch aus diesem Grund der Druckanstieg im Schiebebetrieb aufgrund der Leckage des Mengensteuerventils MSV unerwünscht ist.
Sowohl bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 als auch bei den als Schieberventilen ausgebildeten Mengensteuerventilen MSV soll während des Schiebebetriebs der Brennkraftmaschine und nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine ein Druckabbau im Common-Rail 107 stattfinden. Bei abgestellter Brennkraftmaschine führt dieser Druckabbau dazu, dass aus den Injektoren 109 kein Kraftstoff in die Brennkraftmaschine bei abgestellter Brennkraftmaschine gelangen kann.
Zwischen dem Förderraum 133 und der Druckseite 105 beziehungsweise dem Common-Rail 107 sind ein erstes Rückschlagventil 137 und ein zweites Rückschlagventil 139 in Serie angeordnet. Parallel zu dem ersten Rückschlagventil 137 ist ein erstes Druckbegrenzungsventil 114 angeordnet. Auf den Einsatz des aus 1 bekannten Druckbegrenzungsventils 113 kann deshalb verzichtet werden.
Parallel zu dem zweiten Rückschlagventil 139 sind eine Entlastungseinrichtung 141 und ein zweites Druckbegrenzungsventil 143 angeordnet. Zwischen dem Förderraum 133 und der Druckseite 105 ist eine Verbindungsleitung 145, bestehend aus den Abschnitten 145a, 145b und 145c, vorgesehen.
Der erste Abschnitt 145a der Verbindungsleitung verbindet den Förderraum 133 mit dem Einlass des zweiten Rückschlagventils 139. Der zweite Abschnitt 145b der Verbindungsleitung verbindet den Auslass des zweiten Rückschlagventils 139 mit dem Einlass des ersten Rückschlagventils 137, während der dritte Abschnitt 145c der Verbindungsleitung den Auslass des ersten Rückschlagventils 137 mit der Druckseite 105 und dem Common-Rail 107 verbindet.
Die Entlastungseinrichtung 141, die beispielsweise als Drossel oder Blende ausgeführt sein kann, sorgt dafür, dass beispielsweise im Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine oder bei abgestellter Brennkraftmaschine ein teilweiser Druckabbau im Common-Rail 107 stattfindet. Weil die Entlastungseinrichtung 141 einen Bypass bezüglich des zweiten Rückschlagventils 139 und des zweiten Druckbegrenzungsventil 143 darstellt, kann im Schiebebetrieb und bei abgestellter Brennkraftmaschine eine kleine Kraftstoffmenge am zweiten Rückschlagventil 139 und am zweiten Druckbegrenzungsventil 143 vorbei aus dem Common-Rail 107 in den Förderraum 133 zurückfließen. Dabei wird der Druck im Common-Rail 107 soweit abgebaut, bis der Öffnungsdruck des ersten Druckbegrenzungsventils 114 erreicht ist. Grundsätzlich kann die Entlastungseinrichtung 141 auch parallel zum ersten Rückschlagventil 137 angeordnet sein.
Die Summe der Öffnungsdrücke von erstem Druckbegrenzungsventil 114 und zweitem Druckbegrenzungsventil 143 entspricht in dieser Anordnung dem Wert des maximalen Systemdrucks von circa 15 MPa bis 20 MPa. Die Einzelwerte der Öffnungsdrücke betragen typischerweise etwa 50% des maximalen Systemdrucks.
Zwischen der Kraftstoffhochdruckpumpe 101 und dem Common- Rail 107 sind eine zweite Drossel 147 und eine dritte Drossel 149 angeordnet. Diese Drosseln 147 und 149 dienen zur Dämpfung von Druckpulsationen, die während des Förderhubs der Kraftstoffhochdruckpumpe 101 durch das Umschalten des Mengensteuerventils MSV induziert werden können. Auf ihre Funktion wird weiter unten noch im Zusammenhang mit der 5 näher eingegangen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 sind die Positionen des ersten Rückschlagventils 137 und des zweiten Rückschlagventils 139 vertauscht. In Folge dessen haben auch das erste Druckbegrenzungsventil 114 und die Entlastungseinrichtung 141 ihre Positionen geändert. Das zweite Druckbegrenzungsventil 143 ist zwischen dem dritten Abschnitt 145c und dem ersten Abschnitt 145a angeschlossen. Dies bedeutet, dass es parallel zu dem ersten Rückschlagventil 137 und dem zweiten Rückschlagventil 139 angeordnet ist. Dies bedeutet auch, dass der Öffnungsdruck des zweiten Druckbegrenzungsventils 143 so eingestellt wird, dass das zweite Druckbegrenzungsventil 143 öffnet, sobald die Druckdifferenz zwischen Common-Rail 107 und 133 den maximal zulässigen Druck auf der Druckseite 105 übersteigt. Der Öffnungsdruck des ersten Druckbegrenzungsventils 114 wird so gewählt, dass bei abgestellter Brennkraftmaschine beziehungsweise im Schiebebetrieb der Druck im Common-Rail 107 nur so weit abgebaut wird wie erforderlich. Beispielsweise kann der Öffnungsdruck des ersten Druckbegrenzungsventils 114 auf etwa 10 MPa eingestellt werden, während der Öffnungsdruck des zweiten Druckbegrenzungsventils 143 auf 20 MPa eingestellt wird.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß 4 sind das erste Druckbegrenzungsventil 114 und das zweite Druckbegrenzungsventil 143 zu einer Baugruppe zusammengefasst. Die hydraulischen Eigenschaften dieses dritten Ausführungsbeispiels entsprechen dem zweiten Ausführungsbeispiel (siehe 3).
Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das erste Rückschlagventil 114 ein erstes Ventilglied 151 und das zweite Druckbegrenzungsventil 143 ein zweites Ventilglied 153 auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind beide Ventilglieder 151 und 153 als Kugeln ausgebildet. Zwischen dem ersten Ventilglied 151 und dem zweiten Ventilglied 153 ist eine Druckfeder 155 vorgesehen, welche die Ventilglieder 151 und 153 in je einen Ventilsitz (ohne Bezugszeichen) drückt. Die Druckfeder 155 stützt sich also einenends gegen das erste Ventilglied 151 und anderenends gegen das zweite Ventilglied 153 ab, so dass die Anpresskraft zwischen den Ventilgliedern 151 und 153 einerseits sowie den ihnen zugeordneten Ventilsitzen (ohne Bezugszeichen) gleich ist.
Der Öffnungsdruck des ersten Druckbegrenzungsventils 114 und der Öffnungsdruck des zweiten Druckbegrenzungsventils 143 können dadurch auf verschiedene Werte eingestellt werden, dass der Durchmesser der Ventilsitze unterschiedlich gewählt wird. Dies kann durch verschiedene Durchmesser der Ventilglieder 151 und 153 erreicht werden. Alternativ können auch die kegelförmigen Ventilsitze mit verschiedenen Kegelwinkeln ausgeführt werden.
In 5 ist eine zweite Drossel 147 stark vergrößert im Längsschnitt dargestellt. Aus dieser Darstellung ergibt sich, dass der Durchmesser der zweiten Drossel 147 auf ihrem dem Förderraum 133 zugewandten Ende kleiner ist und in Richtung des Common-Rails 107 zunimmt. Dadurch ergibt sich eine richtungsabhängige Kennlinie der Drossel 147. Wenn Kraftstoff vom Förderraum 133 in den Common-Rail 107 ausgeschoben wird, dann ist der Strömungswiderstand der zweiten Drossel 147 relativ gering, während er bei umgekehrter Strömungsrichtung des Kraftstoffs relativ groß ist. Dadurch ergibt sich ein richtungsabhängiges Dämpfungsverhalten der zweiten Drossel 147. Dadurch werden die unerwünschten Druckpulsationen während des Förderhubs des Kolbens 129 noch besser gedämpft. Es versteht sich von selbst, dass die dritte Drossel 149 in gleicher Weise wie die zweite Drossel 147 strömungsrichtungsabhängig ausgeführt sein kann.

Claims

Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens einem Pumpenelement (127) zur Förderung von Kraftstoff von einer Saugseite (103) zu einer Druckseite (105) der Kraftstoffhochdruckpumpe (101), mit einer saugseitigen Einrichtung (MSV) zur Steuerung der Fördermenge der Kraftstoffhochdruckpumpe (101), mit einem druckseitig angeordneten ersten Rückschlagventil (137), mit einem in Reihe zu dem ersten Rückschlagventil (137) angeordneten zweiten Rückschlagventil (139), mit einer Entlastungseinrichtung (141) und mit einem parallel zu dem ersten Rückschlagventil (137) geschalteten ersten Druckbegrenzungsventil (114), wobei die Entlastungseinrichtung entgegen der Durchflussrichtung des zweiten Rückschlagventils (139) einen Druckausgleich zwischen Einlass und Auslass des zweiten Rückschlagventils (139) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Druckbegrenzungsventil (143) vorgesehen ist, so dass ein Druckausgleich nur bis zum Öffnungsdruck (p_DBV1) des ersten Druckbegrenzungsventils (114) erfolgt, und dass der Öffnungsdruck (p_DBV1) des ersten Druckbegrenzungsventils (114) kleiner als der zulässige Maximaldruck (p_zu1) auf der Druckseite (105) der Kraftstoffhochdruckpumpe ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Druckbegrenzungsventil (143) parallel zu dem zweiten Rückschlagventil (139) und in Reihe zu dem ersten Rückschlagventil (137) angeordnet ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsdruck (p_DBV1) des ersten Druckbegrenzungsventils (114) und der Öffnungsdruck (p_DBV2) des zweiten Druckbegrenzungsventils (143) in etwa gleich sind und in Summe dem zulässigen Maximaldruck (p_zu1) auf der Druckseite (105) der Kraftstoffhochdruckpumpe (101)entsprechen.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Druckbegrenzungsventil (143) parallel zu dem ersten Rückschlagventil (137) und zu dem zweiten Rückschlagventil (139) angeordnet ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsdruck (p_DBV2) des zweiten Druckbegrenzungsventils (143) in etwa gleich dem zulässigen Maximaldruck (p_zu1) auf der Druckseite (105) der Kraftstoffhochdruckpumpe (101) ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsdruck (p_DBV1) des ersten Druckbegrenzungsventils (114) 6 MPa bis 14 MPa, bevorzugt 8 MPa bis 12 MPa, und besonders bevorzugt etwa 10 MPa beträgt.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungseinrichtung (141) eine erste Drossel umfasst.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungseinrichtung (141) in das zweite Rückschlagventil (139) integriert ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rückschlagventil (139) als Flachsitzventil ausgebildet ist, und dass die Entlastungseinrichtung (141) als Kerbe in dem Sitz des zweiten Rückschlagventils (139) ausgebildet ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Druckbegrenzungsventil (114) ein erstes Ventilglied (151) aufweist, und das zweite Druckbegrenzungsventil (143) ein zweites Ventilglied (153) aufweist, und dass das erste Ventilglied (151) und das zweite Ventilglied (153) von einer gemeinsamen Druckfeder (155) gegen ihre Ventilsitze gepresst werden.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz des ersten Druckbegrenzungsventils (114) und der Ventilsitz des zweiten Druckbegrenzungsventils (143) verschiedene Durchmesser aufweisen.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kraftstoffhochdruckpumpe (101) und dem Common-Rail (107) eine zweite Drossel (147) vorgesehen ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kraftstoffhochdruckpumpe (101) und dem Common-Rail (107) eine dritte Drossel (149) vorgesehen ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungswiderstand der zweiten Drossel (147) und/oder der dritten Drossel (149) richtungsabhängig ist.