DE102008040238A1

DE102008040238A1 - Vorrichtung zur Versorgung einer Verbrennungskraftmaschine mit Treibstoff

Info

Publication number: DE102008040238A1
Application number: DE200810040238
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2010-01-14

Abstract

Eine Vorrichtung zur Versorgung einer Verbrennungskraftmaschine (1) mit Treibstoff, umfassend ein Kraftstoffreservoir (2) und eine Hochdruckpumpe (3), die durch eine Ansaugleitung (4) verbunden sind, wobei der Durchtrittsquerschnitt der Ansaugleitung (4) durch eine Zumesseinheit (5) veränderlich ist und wobei zwischen der Hochdruckpumpe (3) und der Verbrennungskraftmaschine (1) ein Rail (6) angeordnet ist und wobei ein Druckregelventil (7) vorgesehen ist. Die Zumesseinheit (5) weist einen Steuerraum (5.1) auf, an den das Rail (6) mit einer Druckleitung (12) angeschlossen ist, wobei der Steuerraum (5. 1) von einem Gehäuse (9) und einem darin abdichtend aufgenommenen Steuerkolben (5.2) begrenzt ist, wobei der Steuerkolben (5.2) rückseitig auf einer Druckfeder (5.4) abgestützt und durch die Kraft des im Steuerraum (5.1) herrschenden Druckes gegen die Kraft der Druckfeder (5.4) in dem Gehäuse (9) verschiebbar ist, wobei das Gehäuse in Bewegungsrichtung des Steuerkolbens (5.2) hintereinanderliegend zumindest eine gedrosselte Entlastungsleitung (7) und eine ungedrosselte Entlastungsleitung (10) aufweist, die durch eine Verschiebung des Steuerkolbens (5.2) aufeinanderfolgend mit dem Steuerraum (5.1) verbindbar sind, dass das Gehäuse (9) in Bewegungsrichtung des Stuerkolbens (5.2) nachfolgend von der Ansaugleitung (4) quer durchdrungen ist und dass der Steuerkolben (5.2) in eine die Ansaugleitung (7) überdeckende und die Ansaugleitung (4) freigebende Position verschiebbar ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 102 47 564 A1 bekannt. Der Kraftstoff wird dabei dem Saugventil einer Hochdruckpumpe mit Hilfe einer Kraftstoffpumpe über eine Zumesseinheit zugeführt, wobei der Kraftstoff in der Hochdruckpumpe auf einen Druck von bis zu 1600 bar verdichtet und über ein Hochdruckventil in einen Hochdruckspeicher, das sogenannte Rail, eingespeist wird. An das Rail sind die Einspritzdüsen der Verbrennungskraftmaschine angeschlossen. Sie bewirken die eigentliche Einspritzung des zum Betrieb benötigten Kraftstoffs in die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine.
In Abhängigkeit von der Drehzahl benötigt eine Verbrennungskraftmaschine unterschiedlich große Kraftstoffmengen. Um bei allen Betriebszuständen hinreichende Kraftstoffmengen im Rail zur Verfügung zu haben, sind die Hochdruckpumpen auf die Höchstleistung ausgelegt. Dies bedingt allerdings den Nachteil, dass im Teillastbereich oder Leerlauf unnötig große Kraftstoffmengen in das Rail gefördert werden, was energetisch wenig befriedigend ist. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird die der Hochdruckpumpe zugeführte Kraftstoffmenge mit Hilfe einer Zumesseinheit in Abhängigkeit vom jeweiligen Bedarf dosiert. Dazu ist eine separate, elektrisch ansteuerbare Zumesseinheit erforderlich sowie ein Druckregelventil, durch das überschüssiger Kraftstoff aus dem Rail in das Kraftstoffreservoir zurückgeleitet und Überdruck im Rail auf demselben Wege abgebaut wird.
Das Überdruckventil und die Zumesseinheit sind unabhängige Funktionseinheiten. Dies erhöht das Risiko, dass im Rail ein Überdruck auftritt, und dass druckbedingte mechanische Schäden an dem Rail, den Leitungen und der Zumesseinheit auftreten können.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat den Vorteil, dass ein Druckregelventil und eine Zumesseinheit nicht mehr als separate Einheiten zueinander erforderlich sind und dass durch einen Überdruck bedingte Schäden im Bereich des Ralls, der Leitungen und der Zumesseinheit zuverlässig vermieden werden. Außerdem ist eine elektrische Ansteuerung der Zumesseinheit nicht mehr erforderlich.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 hat den Vorteil einer besonders hohen Schaltgenauigkeit.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 hat den Vorteil, dass die Steuerkante des Steuerkolbens gegenüber der Stirnfläche zurückverlagert ist, was die Leichtgängigkeit des Steuerkolbens in bezug auf Relativverschiebungen verbessert und damit zugleich die Ansprechgenauigkeit in bezug auf Druckänderungen in dem Steuerraum.
Zeichnung
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 den grundsätzlichen Aufbau einer Vorrichtung nach der Erfindung
2 eine erste Bauform der erfindungsgemäßen Zumesseinheit in längsgeschnittener Darstellung
3 einen Ausschnitt aus einer zweiten Bauform der erfindungsgemäßen Zumesseinheit, bei der der Steuerkolben abweichend gestaltet ist.
In allen Figuren bezeichnen übereinstimmende Bezugszeichen funktionell übereinstimmende Gegenstände.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die in 1 schematisch wiedergebene Vorrichtung ist zur Versorgung einer Verbrennungskraftmaschine 1 mit Treibstoff bestimmt, insbesondere mit Dieselkraftstoff. Sie umfasst ein Kraftstoffreservoir 2 und eine Hochdruckpumpe 3, die durch eine Ansaugleitung 4 verbunden sind. Der Durchtrittsquerschnitt der Ansaugleitung 4 ist durch eine Zumesseinheit 5 veränderlich. Im Bereich des Kraftstoffreservoirs 2 ist eine Kraftstoffpumpe 2.1 angeordnet, durch die der Kraftstoff mit einem Vordruck von ca. 3 bar beaufschlagt und in die Ansaugleitung 4 eingespeist wird.
Das Rail 6 und die Zumesseinheit 5 sind durch eine Druckleitung 12 direkt verbunden und das Druckregelventil 7 ist in die Zumesseinheit 5 integriert.
Die Zumesseinheit (5) weist zu diesem Zweck einen Steuerraum 5.1 auf, an den das Rail 6 mit einer Druckleitung 12 angeschlossen ist, dass der Steuerraum 5.1 von einem Gehäuse 9 und einem darin abdichtend aufgenommenen Steuerkolben 5.2 begrenzt ist, dass der Steuerkolben 5.2 rückseitig auf einer Druckfeder 5.4 abgestützt und durch die Kraft des im Steuerraum 5.1 herrschenden Druckes gegen die Kraft der Druckfeder 5.4 in dem Gehäuse 9 verschiebbar ist, dass das Gehäuse 9, in Bewegungsrichtung des Steuerkolbens 5.2 hintereinanderliegend betrachtet, zumindest eine gedrosselte Entlastungsleitung 7 und eine ungedrosselte Entlastungsleitung 10 aufweist, die durch eine Verschiebung des Steuerkolbens 5.2 aufeinanderfolgend mit dem Steuerraum verbindbar sind, dass das Gehäuse 9 in Bewegungsrichtung des Steuerkolbens nachfolgend von der Ansaugleitung 4 quer durchdrungen ist, dass der Steuerkolben 5.2 in eine die Ansaugleitung 7 überdeckende und die Ansaugleitung freigebende Position verschiebbar ist.
Der im Rail 6 herrschende Druck liegt dadurch unmittelbar an der dem Steuerraum 5.1 zugewandten Stirnfläche des Steuerkolbens 5.2 der Zumesseinheit 5 an und ist damit unmittelbar für eine Relativverschiebung des Steuerkolbens 5.2 und damit zugleich der beiden Steuerkanten 5.6, 5.7 nutzbar. Hierdurch wird erreicht, dass der Hochdruckpumpe 3 nur soviel Kraftstoff über die Ansaugleitung 4 zugeführt wird, wie für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 nötig und dass Überdrücke im Rail 6 abgebaut und Übermengen daraus abgeleitet werden und weder Funktionsstörungen der Verbrennungskraftmaschine 1 noch mechanische Schäden an dem Rail 6, der Zumesseinheit 5 oder der die beiden Einheiten verbindenden Kraftstoffleitung 8 auftreten können.
An dem Steuerkolben 5.2 ist eine erste Steuerkante 5.6 vorgesehen, die durch eine Verschiebung des Steuerkolbens 5.2 in eine sich mit der Ansaugleitung (4) überschneidende Position verschiebbar ist und eine zweite Steuerkante 5.7, die durch eine Verschiebung des Steuerkolbens 5.2 in eine sich mit der gedrosselten und gegebenenfalls zusätzlich der ungedrosselten Entlastungsleitung 7, 10 überschneidende Position verschiebbar ist. Alternativ können somit beider Entlastungsleitungen 7, 10 ganz verschlossen und die Ansaugleitung 4 ganz geöffnet sein oder die Ansaugleitung 4 ganz geschlossen und entweder nur die gedrosselte Entlastungsleitung 7 oder zusätzlich dazu auch die ungedrosselte Entlastungsleitung 10 ganz geöffnet sein, wobei Zwischenstellungen möglich sind und ein teilweises Öffnen oder Schließen.
Der Steuerkolben berührt die Oberfläche 9.1 der ihn aufnehmende Bohrung des Gehäuses 9 dicht anliegend. Die von dem Steuerkolben 5.2 jeweils überdeckten Anteile der Einmündungen der Anschlüsse 4, 7, 10 können daher nicht von Kraftstoff durchströmt werden. Dabei gelingt ein besonders präzises „Abschneiden” der im Einzelfall nicht benötigten Anteile der Querschnitte, wenn an dem Steuerkolben 5.1 scharfkantige Steuerkanten 5.6, 5.7 vorhanden sind, die in dichter Anlageberührung auf der Innenwandung 9.1 des Gehäuses 9 verschoben werden können und damit in bezug auf die Einmündungen der verschiedenen Leitungen.
2 zeigt die Zumesseinheit 5 längsgeschnitten und in vergrößerter Darstellung. Die zweite Steuerkante 5.7 ist unmittelbar durch den radial äußeren Rand der dem Steuerraum 5.1 zugewandten Stirnfläche des Steuerkolbens 5.1 gebildet, die durch den Druck im Steuerraum 5.1 beaufschlagt ist und sich mit der Mündung der gedrosselten Entlastungsleitung 7 je nach Stellung des Steuerkolbens 5.2 in dem Gehäuse 9 mehr oder weniger überschneidet und demgemäss eine mehr oder weniger weite Entlastungsöffnung freigibt, durch die überschüssiger Kraftstoff in das Kraftstoffreservoir 2 abgeleitet wird. Die gedrosselte Entlastungsleitung 7 enthält eine Drossel 5.5, durch die der aus dem Rail 6 mittels der Druckleitung 12 in den Steuerraum 5.1 eingeleitete Kraftstoff in dem Steuerraum 5.1 in Abhängigkeit vom jeweiligen Volumen mehr oder weniger stark aufgestaut wird. Bei Unterdruck in dem Rail 6 und damit zugleich in dem Steuerraum 5.1 wird der Steuerkolben 5.2 durch die Kraft der Druckfeder 5.4 in dem Gehäuse 9 ganz nach oben verschoben. Dies bedingt, dass die Einmündung der gedrosselten Entlastungsleitung 7 in den Steuerraum 5.1 ganz verschlossen und die Ansaugleitung 4 ganz geöffnet wird. Der Hochdruckpumpe 3 wird demgemäss eine extrem große Kraftstoffmenge zugeführt und von der Hochdruckpumpe 3 unter hohem Druck in das Rail 6 eingespeist. Das hat zur Folge, dass der Druck im Rail 6 ansteigt und damit zugleich der Druck im Steuerraum 5.1 der Zumesseinheit 5.
Als Folge des zunehmenden Druckanstiegs im Steuerraum 5.1 verschiebt sich der Steuerkolben 5.2 in dem ihn aufnehmenden Gehäuse 9 gegen die Kraft der Druckfeder 5.4 nach unten. Das hat zur Folge, dass die erste Steuerkante 5.6 den Durchtrittsquerschnitt der Ansaugleitung 4 zunehmend verengt und dass die zweite Steuerkante 5.7 den Durchtrittsquerschnitt der Einmündung der gedrosselten Entlastungsleitung 7 zunehmend erweitert. Dies hat eine Verminderung des der Hochdruckpumpe 3 zugeführten Kraftstoffvolumens zur Folge und damit zugleich eine Verminderung des in dem Steuerraum 5.1 herrschenden Druckes.
Kommt es störungsbedingt zu einem unzulässigen Überdruck im Rail 6, dann hat der Überdruck zur Folge, dass sich der Steuerkolben 5.2 in dem Gehäuse 9 ganz nach unten verschiebt und mit der zweiten Steuerkante 5.7 zusätzlich den Durchflussquerschnitt der ungedrosselten Entlastungsbohrung 10 freigibt. Diese ist so groß bemessen, dass das maximale Fördervolumen der Hochdruckpumpe 3 insgesamt darüber in das Kraftstoffreservoir 2 zurückgeleitet werden kann. Überdruckbedingte Schäden sind daher nicht mehr zu befürchten.
Der Steuerkolben 5.2 ist unter Bildung der ersten Steuerkante 5.6 an der Steuerkante 5.6 von abgestuft vermindertem Querschnitt und in Richtung der Druckfeder 5.4 in einem entsprechend querschnittsverminderten Teil des Gehäuses 9 dichtend geführt. Bei einer in bezug auf die Lage der Einmündungen der Ansaugleitung 4 in das Gehäuse 9 angehobenen, ersten Steuerkante 5.6 wird hierdurch in der Zwischenzone zwischen dem verengten und dem erweiterten Teil des Innenquerschnittes des Gehäuses und dem Steuerkolben 5.2 ein beiderseits darum herumgeführter Kanal 5.8 geschaffen, durch den der Kraftstoff von dem Kraftstoffreservoir 2 zur Hochdruckpumpe 3 gelangt.
Der Kanal 5.8 kann auch durch eine Nut gebildet sein, die in radialer Richtung in den Außenumfang eines Steuerkolbens 5.2 eingreift, ihn ganz umschließt und auf seiner ganzen Länge von übereinstimmendem Querschnitt ist.
Alternativ kann der Kanal innerhalb des Steuerkolbens 5.2 auch durch eine ihn durchdringende Querbohrung gebildet sein, die ebenfalls in Deckung mit den beiderseitigen Einmündungen der Ansaugleitung 4 bringbar ist. Um eine korrekte Funktion sicher zu stellen, ist es dabei allerdings erforderlich, den Steuerkolben 5.2 gegen eine ungewollte Relativverdrehung in dem in aufnehmenden Gehäuse 9 zu sichern. Dazu kann beispielsweise eine sich parallel zur Längsrichtung des Steuerkolbens 5.2 erstreckende, in seinen Außenumfang eingreifende Führungsnut dienen, in die ein Führungsstift eingreift, der die Wandung des Gehäuses 9 radial durchdringt und in der Führungsnut endet. Die Führungsnut muss dabei natürlich in einem Bereich des Steuerkolbens 5.2 angeordnet sein, in dem seine Steuerungsfunktionen durch ihr Vorhandensein nicht beeinträchtigt werden. Die Führungsnut darf daher unabhängig von der Stellung des Steuerkolbens 5.2 keinen Kraftstoffaustausch zwischen irgend welchen Kraftstoffanschlüssen des Gehäuses 9 ermöglichen.
3 zeigt einen Ausschnitt aus einer Zumesseinheit ähnlich 2, bei der abweichend davon die zweite Steuerkante 5.7 einen Bestandteil einer Querbohrung 13 des Steuerkolbens 5.2 bildet, die durch eine Längsbohrung 5.8 mit dem Steuerraum 5.1 verbunden ist. Die Längsbohrung kann als Drosselöffnung ausgebildet sein. Radial außenseitig mündet die Querbohrung 13 beiderseits am Grunde einer umlaufenden Nut 5.9, die radial in den Außenumfang des Steuerkolbens 5.2 eingreift und ihn ganz umschließt. Relativverdrehungen des Steuerkolbens 5.2 in bezug auf das ihn aufnehmenden Gehäuse 9 sind daher für die Funktion der zweiten Steuerkante 5.7 ohne weitere Bedeutung. Diese wird durch die von dem Steuerraum 5.1 abgewandte Flankenfläche der Nut 5.9 gebildet. Das dem Steuerkolben 5.2 im Bereich des Steuerraums 5.1 gegenüberliegende Ende des Gehäuses 9 ist durch eine Verschlussschraube 11 dicht verschlossen. Das Gehäuse 9 ist durch einen Hohlzylinder gebildet, der in eine Bohrung eines Pumpengehäuses 14 dichtend eingesetzt ist. Über die Bohrung 12 des Gehäuses 9 kann Leckagekraftstoff abgeleitet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10247564 A1 [0002]

Claims

Vorrichtung zur Versorgung einer Verbrennungskraftmaschine (1) mit Treibstoff, umfassend ein Kraftstoffreservoir (2) und eine Hochdruckpumpe (3), die durch eine Ansaugleitung (4) verbunden sind, wobei der Durchtrittsquerschnitt der Ansaugleitung (4) durch eine Zumesseinheit (5) veränderlich ist und wobei zwischen der Hochdruckpumpe (3) und der Verbrennungskraftmaschine (1) ein Rail (6) angeordnet ist und wobei ein Druckregelventil (7) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zumesseinheit (5) einen Steuerraum (5.1) aufweist, an den das Rail (6) mit einer Druckleitung (12) angeschlossen ist, dass der Steuerraum (5.1) von einem Gehäuse (9) und einem darin abdichtend aufgenommenen Steuerkolben (5.2) begrenzt ist, dass der Steuerkolben (5.2) rückseitig auf einer Druckfeder (5.4) abgestützt und durch die Kraft des im Steuerraum (5.1) herrschenden Druckes gegen die Kraft der Druckfeder (5.4) in dem Gehäuse (9) verschiebbar ist, dass das Gehäuse, in Bewegungsrichtung des Steuerkolbens (5.2) hintereinanderliegend, zumindest eine gedrosselte Entlastungsleitung (7) und eine ungedrosselte Entlastungsleitung (10) aufweist, die durch eine Verschiebung des Steuerkolbens (5.2) aufeinanderfolgend mit dem Steuerraum (5.1) verbindbar sind, dass das Gehäuse (9) in Bewegungsrichtung des Steuerkolbens (5.2) nachfolgend von der Ansaugleitung (4) quer durchdrungen ist, dass der Steuerkolben (5.2) in eine die Ansaugleitung (7) überdeckende und in eine die Ansaugleitung (4) freigebende Position verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Steuerkolben (5.2) eine erste Steuerkante (5.6), vorgesehen ist, die durch eine Verschiebung des Steuerkolbens (5.2) in eine sich mit der Ansaugleitung (4) überschneidende Position verschiebbar ist und/oder eine zweite Steuerkante (5.7), die durch eine Verschiebung des Steuerkolbens (5.2) in eine sich mit der gedrosselten und der ungedrosselten Entlastungsleitung (7, 10) überschneidende Position verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steuerkante (5.7) die dem Steuerraum (5.1) zugewandte Stirnfläche des Stellkolbens (5.2) in Umfangsrichtung ganz umschließt und begrenzt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steuerkante (5,7) einen Bestandteil einer Querbohrung (13) des Steuerkolbens (5.2) bildet, die durch eine Längsbohrung (5.8) mit dem Steuerraum (5.1) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbohrung (13) beiderseits am Grunde einer umlaufenden Nut (5.9) mündet, die radial in den Außenumfang des Steuerkolbens (5.2) eingreift.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Steuerkante (5,6, 5,7) eine radial in den Steuerkolben (5.2) eingreifende, ihn ganz umschließende Nut in der Bewegungsrichtung des Steuerkolbens (5.2) begrenzen.