DE102007038426A1

DE102007038426A1 - Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE102007038426A1
Application number: DE200710038426
Authority: DE
Inventors: Heiko Naujoks; Stefan Kieferle; Andreas Kellner; Achim Koehler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-08-14
Filing date: 2007-08-14
Publication date: 2009-02-19
Also published as: WO2009021863A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe, die mindestens ein Pumpenelement (8, 9) umfasst, durch das Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich (14) angesaugt, mit Hochdruck beaufschlgt und in einen Hochdruckbereich (21) gefördert wird, und mit mindestens einer volumetrischen Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung (31, 32; 41-44) im Niederdruckbereich. Um das Kraftstoffeinspritzsystem zu optimieren, ist die volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung (41-44) in oder an einem Gehäuse (3) der Kraftstoffhochdruckpumpe (2) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einer Krafthochdruckpumpe, die mindestens ein Pumpenelement umfasst, durch das Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich angesaugt, mit Hochdruck beaufschlagt und in einen Hochdruckbereich gefördert wird, und mit mindestens einer volumentrischen Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung im Niederdruckbereich.
Stand der Technik
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 027 851 A1 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe bekannt, bei der die Lager einer Antriebswelle zwangsweise von Kraftstoff durchströmt werden. Um eine eventuell auftretende Druckschwingung im Niederdruckbereich zu dämpfen, ist im Kraftstoffrücklauf eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen. Die Dämpfungseinrichtung kann in Form eines Filters auch im Kraftstoffzulauf vorgesehen sein.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, das Kraftstoffeinspritzsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 weiter zu optimieren.
Die Aufgabe ist bei einem Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einer Krafthochdruckpumpe, die mindestens ein Pumpenelement umfasst, durch das Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich angesaugt, mit Hochdruck beaufschlagt und in einen Hochdruckbereich gefördert wird, und mit mindestens einer volumentrischen Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung im Niederdruckbereich, dadurch gelöst, dass die volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung in oder an einem Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe vorgesehen ist.
Das Pumpenelement umfasst einen Pumpenkolben, der durch eine Antriebswelle mechanisch angetrieben ist. Durch eine Saughubbewegung des Pumpenkolbens wird Kraftstoff über ein Saugventil, das auch als Einlassventil bezeichnet wird, in einen Elementraum angesaugt, durch den Pumpenkolben mit Hochdruck beaufschlagt und über ein Hochdruckventil in eine Kraftstoffsammelleitung gefördert, die auch als Rail bezeichnet wird.
Bei hohen Pumpendrehzahlen kann es passieren, dass das Saugventil zu Beginn der Förderphase noch nicht vollständig geschlossen ist. Dann schiebt der Pumpenkolben eine gewisse Menge Kraftstoff durch das sich schließende Saugventil wieder zurück in den Niederdruckbereich, insbesondere einen Niederdruckbereich, insbesondere einen Niederdruckkreis. Die zurückgeförderte Kraftstoffmenge führt zu Druckinstabilitäten im Niederdruckbereich. Durch die volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung im Niederdruckbereich können die in den Niederdruckbereich zurückgeförderten Kraftstoffmengen kompensiert und das Druckverhalten des Niederdruckbereichs stabilisiert werden. Durch die Anbindung an oder Integration in das Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe wird eine besonders kompakte Bauweise ermöglicht.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die oder mindestens eine weitere volumentrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung in einem Triebwerksraum der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet ist. In dem Triebwerksraum ist zum Beispiel ein Nocken einer Nockenwelle angeordnet, der einen oder mehrere Pumpenkolben antreibt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die oder mindestens eine weitere volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung vor einem Einlassventil der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet ist. Die Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung kann zum Beispiel in einen Aufnahmeraum für das Einlassventil integriert sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die oder mindestens eine weitere volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung an einen Ausgleichs- und/oder Verbindungskanal der Kraftstoffhochdruckpumpe angebunden ist. Der Ausgleichs- und Verbindungskanal ist in dem Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die oder mindestens eine weitere volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung einen Membranspeicher, ein Kolben-/Feder-Element und/oder einen Faltenbalg umfasst. Die volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung ist zum Beispiel als separates Bauteil an das Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe angeschraubt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die oder mindestens eine weitere volumentrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung eine Drosseleinrichtung umfasst. Die Drosseleinrichtung ist vorzugsweise in das Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe integriert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die oder mindestens eine weitere volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung einen Überströmkanal und/oder eine Überströmquerschnitt umfasst. Der Überströmkanal und/oder Überströmquerschnitt ist vorzugsweise in das Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe integriert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems ist dadurch gekennzeich net, dass die oder mindestens eine weitere volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung mindestens ein Ausgleichsvolumen umfasst. Das Ausgleichsvolumen ist vorzugsweise in das Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe integriert, kann aber auch an das Gehäuse angebaut sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffhochdruckpumpe mehrere Pumpenelemente aufweist, die jeweils einen Elementraum mit einem Pumpenkolben umfassen, wobei mehrere volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtungen in oder an dem Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe vorgesehen sind. Dadurch wird sichergestellt, dass sich zurückgeförderte Mengenwellen allenfalls deutlich abgeschwächt in dem Niederdruckbereich ausbreiten. Vorzugsweise ist jedem Pumpenelement mindestens eine volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung zugeordnet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 einen Hydraulikschaltplan eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe und mehreren volu metrischen Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtungen und die
2 bis 4 jeweils ein Ausführungsbeispiel einer vo lumetrischen Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems 1 mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe 2 in Form eines Hydraulikschaltplans. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 2 umfasst ein Gehäuse 3 und eine Zumesseinheit 4, die zur Verstellung der Fördermenge der Kraftstoffhochdruckpumpe 2 dient. Über einen Kraftstoffzulauf 5 ist die Kraftstoffhochdruckpumpe 2 an einen (nicht dargestellten) Tank angeschlossen. Aus dem Tank wird der Kraftstoff vorzugsweise mit Hilfe einer Vorförderpumpe über einen Vorfilter zu der Kraftstoffhochdruckpumpe 2 gefördert.
Die Kraftstoffhochdruckpumpe 2 umfasst zwei Pumpenelemente 8, 9 mit jeweils einem Pumpenkolben. Die Pumpenkolben der Pumpenelemente 8, 9 sind durch einen Nocken 10 einer Nockenwelle angetrieben. Der Nocken 10 ist in einem Triebwerksraum 11 der Kraftstoffhochdruckpumpe 2 angeordnet. Die Nockenwelle ist Bestandteil der Kraftstoffhochdruckpumpe 2 und wird durch eine (nicht dargestellte) Brennkraftmaschine angetrieben.
Im Saughub der Pumpenkolben wird über jeweils ein Saugventil 12, 13, das auch als Einlassventil be zeichnet wird, Kraftstoff in das zugehörige Pumpenelement 8, 9 angesaugt. Der Bereich mit den Saugventilen 12, 13, dem Kraftstoffzulauf 5 und einem Kraftstoffrücklauf 15, der mit dem Tank in Verbindung steht, ist mit Niederdruck beaufschlagt und wird daher auch als Niederdruckbereich 14 oder Niederdruckkreis bezeichnet.
In den Pumpenelementen 8, 9 wird der Kraftstoff im Förderhub der Pumpenkolben mit Hochdruck beaufschlagt. Der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff gelangt über Hochdruckleitungen 17, 18, in denen jeweils ein Hochdruckventil angeordnet ist, wie durch Pfeile 19, 20 angedeutet ist, in eine Kraftstoffsammelleitung, die auch als Rail bezeichnet wird. Die Hochdruckleitungen 17, 18 mit den Hochdruckventilen und das Rail sind mit Hochdruck beaufschlagt. Daher wird der zugehörige Bereich auch als Hochdruckbereich 21 bezeichnet. Die (nicht dargestellten) Stößelräume stehen über einen Ausgleichs- und/oder Verbindungskanal 22 miteinander in Verbindung.
Der Nocken 10 ist Teil einer Antriebswelle, die zu beiden Seiten der Nocken in einem ersten Lager 24 und einem zweiten Lager 25 in dem Gehäuse 3 drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle ist in einem Innenraum des Pumpengehäuses 3 angeordnet. Die Lager 24, 25 der Antriebswelle sind als Gleitlager ausgeführt und zwangsweise mit Kraftstoff durchströmt. Die Lager 24, 25 können als Drosseln ausgeführt sein. Alternativ oder zusätzlich kann dem Lager 24 eine weitere Drossel 26 vorgeschaltet sein. Weitere Drosseln 27, 28 können im Rücklauf 15 oder im Zu lauf 5 angeordnet sein. Darüber hinaus kann im Rücklauf 15 eine volumentrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung 31 angeordnet sein. Eine weitere volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung 32 kann im Kraftstoffzulauf 5 angeordnet sein.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung sind in dem Pumpengehäuse 2 beziehungsweise an dem Pumpengehäuse 2 weitere volumentrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtungen 41 bis 44 angeordnet. Bei den volumentrischen Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtungen 41 bis 44 handelt es sich zum Beispiel um einen Membranspeicher 51, wie er in 2 dargestellt ist, um ein Kolben-/Feder-Element 52, wie es in 3 dargestellt ist, oder um einen Faltenbalg 53, wie er in 4 dargestellt ist.
Die Unterbringung der volumetrischen Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtungen in oder an dem Gehäuse 3 der Kraftstoffhochdruckpumpe 2 liefert unter anderem die folgen Vorteile: Kompensation der Pulsationen (Mengenwellen); geringere Druckbelastung aller Niederdruckkomponenten; geringere akustische Anregung, geringere Geräuschanregung; bessere Füllung; konstantere Durchströmung der Pumpe; geringere Kavitation.
Die Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung 41 ist dem Triebwerksraum 11 zugeordnet. Die volumetrischen Ausgleichs- oder Dämpfungseinrichtungen 42, 44 sind jeweils einem der Einlassventile 12, 13 zugeordnet. Die volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung 43 ist dem Ausgleichs- und/oder Verbindungskanal 22 zugeordnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005027851 A1 [0002]

Claims

Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe, die mindestens ein Pumpenelement (8, 9) umfasst, durch das Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich (14) angesaugt, mit Hochdruck beaufschlagt und in einen Hochdruckbereich (21) gefördert wird, und mit mindestens einer volumetrischen Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung (31, 32; 41–44; 51–53) im Niederdruckbereich, dadurch gekennzeichnet, dass die volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung (41–44; 51–53) in oder an einem Gehäuse (3) der Kraftstoffhochdruckpumpe (2) vorgesehen ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die oder mindestens eine weitere volumetrische Ausgleichs und/oder Dämpfungseinrichtung (43) in einem Triebwerksraum (11) der Kraftstoffhochdruckpumpe (2) angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oder mindestens eine weitere volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung (42, 44) vor einem Einlassventil (12, 13) der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oder mindestens eine weitere volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung (43) an einen Ausgleichs- und/oder Verbindungskanal (22) der Kraftstoffhochdruckpumpe angebunden ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oder mindestens eine weitere volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung (41–44) einen Membranspeicher (51), ein Kolben-/Feder-Element (52) und/oder einen Faltenbalg (53) umfasst.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oder mindestens eine weitere volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung eine Drosseleinrichtung (26) umfasst.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oder mindestens eine weitere volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung (41–44) einen Überströmkanal und/oder einen Überströmquerschnitt umfasst.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oder mindestens eine weitere volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtung (41–44) mindestens ein Ausgleichsvolumen umfasst.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffhochdruckpumpe ein Pumpenelement oder mehrere Pumpenelemente (8, 9) aufweist, die jeweils einen Elementraum mit einem Pumpenkolben umfassen, wobei mehrere volumetrische Ausgleichs- und/oder Dämpfungseinrichtungen (41–44; 51–53) in oder an dem Gehäuse (3) der Kraftstoffhochdruckpumpe (2) vorgesehen sind.