DE102008041362A1

DE102008041362A1 - Vorrichtung zur Versorgung einer Verbrennungskraftmaschine mit Treibstoff

Info

Publication number: DE102008041362A1
Application number: DE200810041362
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-08-20
Filing date: 2008-08-20
Publication date: 2010-02-25

Abstract

Eine Vorrichtung zur Versorgung einer Verbrennungskraftmaschine mit Treibstoff, umfassend ein Kraftstoffreservoir (1) und eine Hochdruckpumpe (2), die durch eine Ansaugleitung (3) verbunden sind, ein Zumessventil (4), das eine Veränderung des Durchtrittsquerschnittes der Ansaugleitung (3) bewirkt, ein Rail (5) zur Aufnahme von hochdruckbeaufschlagtem Kraftstoff und ein Druckregelventil (6) zur Regulierung des Druckes in dem Rail (5), wobei das Zumessventil (4) und das Druckregelventil (6) in einem gemeinsamen Gehäuse (7) vereint sind und entgegengesetzte Öffnungsrichtungen haben und wobei das Zumessventil (4) und das Druckregelventil (6) durch Kugeln (4.1, 6.1) gebildete Schließglieder haben, die starr miteinander verbunden und auf einer übereinstimmenden Bewegungsachse (14) verschiebbar sind.

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 in Abhängigkeit vom Bedarf dosiert 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 die Einspritzdüsen einer Verbrennungskraftmaschine angeschlossen sind. 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, ist die Hochdruckpumpe auf den größtmöglichen Bedarf der zugehörigen Verbrennungskraftmaschine ausgelegt. Dies bedingt allerdings den Nachteil, dass im Teillastbereich unnötig große Kraftstoffmengen in das Rail gefördert und über ein Überdruckventil in das Kraftstoffreservoir zurück geleitet werden, was energetisch wenig befriedigend ist. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird die der Hochdruckpumpe zugeführte Kraftstoffmenge mit Hilfe der Zumesseinheit in Abhängigkeit vom jeweiligen Bedarf dosiert. Das Überdruckventil und die Zumessventil sind unabhängige, separate Funktionseinheiten. Dies erhöht das Risiko, dass im Rail ein Überdruck auftritt, und dass druckbedingte, mechanische Schäden an dem Rail, den Verbindungsleitungen und/oder 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 selbständige und voneinander unabhängige Funktionseinheiten erforderlich sind, sondern einander in ihrer Wirkung unterstützen. Die gesamte Funktionseinheit ist durch den Rückgriff auf die Verwendung von Kugelventilen für beide Funktionseinheiten äußerst robust und und funktionssicher. Sie arbeitet während der Nutzungsdauer eines Kraftfahrzeuges verschleißfrei.
Durch einen Überdruck bedingte Schäden im Bereich des Ralls, der Leitungen und der Zumesseinheit können dadurch zuverlässig vermieden werden.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 hat den Vorteil, dass sich die beiden Ventile mit ihrem Wirkungen langfristig besonders zuverlässig unterstützen und ergänzen. Dejustierungen als Folge von Schwingungen und Temperaturwechseln können nicht mehr auftreten.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 3 wird die Funktionssicherheit weiter erhöht und von der Einbaulage unabhängig.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 4 hat den Vorteil, dass der aus der Rücklaufleitung des Druckregelventils austretende, unter einem Druck von etwa 2000 bar stehende Kraftstoff nicht mit dem nahezu drucklosen Kraftstoff vermischen kann, der dem Saugventil der Hochdruckpumpe zugeführt wird. Dies stellt kontrollierte Druckbedingungen in dem der Hochdruckpumpe zugeführten Kraftstoff in allen Betriebszuständen sicher und damit eine störungsfreie Funktion sowohl der Hochdruckpumpe als auch der dadurch versorgten Verbrennungskraftmaschine.
In der Ausgestaltung nach Anspruch 5 lassen sich beide Ventile willkürlich sehr genau ansteuern und damit die Kraftstoffversorgung einer Verbrennungskraftmaschine sehr genau und optimal steuern.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 6 bietet dabei den Vorteil, dass der Anker in Bezug auf die Einleitung von Magnetkräften besonders wirksam gestaltet werden kann, ohne den Austausch von Kraftstoffbestandteilen zwischen den beiden Seiten mehr als nötig zu behindern. Dies führt zu einer sehr kurzen Ansprechzeit bei einer Betätigung des Magneten.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 7 wird eine Vereinfachung der Ventilansteuerung erreicht. Der Elektromagnet muss nicht in zwei Richtungen wirksam beschaltet werden.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 8 wird sichergestellt, dass das Druckregelventil nach dem Abschalten des Elektromagneten offen ist. Der im Betrieb sehr hohe Druck von bis zu 2.000 bar im Rail wird dadurch abgebaut, was es ermöglicht, nach dem Abschalten der Verbrennungskraftmaschine gefahrlos am Einspritzsystem zu arbeiten.
Die Ausbildung nach Anspruch 9 hat den Vorteil, dass sich die Ventilkugeln beim Anlegen an ihren Ventilsitz selbst zentrieren und auf die Ventile auf diese Weise einen besonders dichten und verschleißfreien Sitz erzielen.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 10 lässt es zu, die gesamte Funktionseinheit trotz der unvermeidbaren Fertigungstoleranzen so zu justieren, dass beide darin enthaltenen Ventile in optimaler Weise schalten. Es ist somit nicht erforderlich, zur Erzielung diesen Zwecks größeren Aufwand in die Fertigungsgenauigkeit zu investieren.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt: 1 eine Funktionseinheit in längsgeschnittener Darstellung, die ein Zumessventil und ein Druckregelventil enthält.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die in 1 gezeigte Vorrichtung dient zur Versorgung einer Verbrennungskraftmaschine mit Treibstoff. Eine solche Vorrichtung umfasst ein Kraftstoffreservoir 1 und eine Hochdruckpumpe, die durch eine Ansaugleitung 3 verbunden sind, ein Zumessventil 4, das eine Veränderung des Durchtrittsquerschnittes der Ansaugleitung 3 bewirkt, ein Rail 5 zur Aufnahme von hochdruckbeaufschlagtem Kraftstoff und ein Druckregelventil 6 zur Regulierung des Druckes in dem Rail 5.
Das Zumessventil 4 und das Druckregelventil 6 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 7 vereint. Das Gehäuse 7 ist am oberen Ende mit einem Außengewinde versehen, auf das ein Gehäusedeckel 7.1 aufgeschraubt ist, der das Gehäuse 7 verschließt. Der Gehäusedeckel 7.1 ist durch eine Relativverdrehung auf dem Gehäuse 7 parallel zur Bewegungsachse 14 der Schließglieder 4.1, 6.1 der enthaltenen Ventile 4, 6 verschiebbar. Dies ermöglicht eine nachträgliche Justierung der Ventile 4, 6. Im Anschluss daran werden der Gehäusedeckel 7.1 und das Gehäuse 7 unverdrehbar aneinander fixiert.
Der Gehäusedeckel ist seinerseits ebenfalls mit einem Außengewinde versehen und mit seinem Außengewinde in eine Gewindebohrung des Rails 5 dichtend eingeschraubt. Zwischen dem Innenraum des Rails 5 und dem Druckregelventil 6 ergibt sich dadurch eine fllüssigkeits- und druckdichte Verbindung. Das Druckregelventil 6 und das Zumessventil 4 haben als Schließglieder Kugeln 6.1 und 4.1 mit entgegengesetzten Öffnungsrichtungen, die starr miteinander verbunden und auf einer übereinstimmenden Bewegungsachse 14 verschiebbar sind.
Die Schubstange 10 ist durch eine mit dem Gehäuse 7 verbundene Führung 8 parallel zu ihrer Bewegungsachse 14 verschiebbar geführt. Die Führung 8 trennt zwei Ventilkammern 4.2, 6.2 voneinander, die zum einen in der Rücklaufleitung 9 des Druckregelventils 6 und zum anderen in der Ansaugleitung 3 des nicht gezeigten Saugventils der Hochdruckpumpe 2 angeordnet sind. Die Schubstange 10 wird von einer Magnetspule 11 umschlossen. Sie trägt einen fest mit ihr verbundenen Anker 12, der in dem Magnetfeld der Magnetspule 11 angeordnet ist. Der Anker 12 wird durch eine ebene Platte aus Eisen gebildet und ist parallel zur Bewegungsrichtung von mehren in Umfangsrichtung verteilten Überströmöffnungen 12.1 durchdrungen und dadurch auch dann leicht parallel zur Bewegungsachse 14 verschiebbar, wenn er in Kraftstoff eingetaucht ist.
Die Magnetspule 11 ist gegen die Kraft von zwei an der Schubstange 10 und/oder der Schubstange 10 angreifende Druckfedern 13, 13.1 wirksam. Die Druckfedern 13, 13.1 haben eine entgegengesetzte Wirkungsrichtung und die Federkraft der zweiten Druckfeder 13.1 ist so auf die Federkraft der ersten Druckfeder 13 abgestimmt, dass das Druckregelventil 6 bei unbeschalteter Magnetspule 11 durch die zweite Druckfeder 13.1 in Offenstellung bringbar ist. Die Kugeln 4.1, 6.1 der Ventile 4, 6 sind mit Ventilsitzen 4.3, 6.3 in Eingriff bringbar, die durch Hohlkegel gebildet und dadurch selbstzentrierend sind. Der Abstand der Ventilsitze 4.3, 6.3 von einander ist durch eine Relativverdrehung des Gehäusedeckels 7.1 auf dem Außengewinde des Gehäuses 7 veränderbar. Die Ventile 4,6 sind dadurch nach dem Zusammenbau des Gehäuses justierbar und auf eine sichere Funktion und Ansprechzeiten von besonders kurzer Dauer einstellbar. Die Rücklaufleitung 9 kann eine Drosselstelle 9.1 enthalten, um den Druckbabbau im Rail 5 zu verzögern.
Zur Funktion ist folgendes auszuführen:
Im Ruhezustand ist das Druckregelventil 6 durch die Wirkung der Druckfeder 13.1 geöffnet und das Rail 5 drucklos.
Beim Start der Verbrennungskraftmaschine wird der Elektromagnet 11 aktiviert mit der Folge, dass das Druckregelventils 6 geschlossen und das Zumessventil 4 geöffnet wird. Der Hochdruckpumpe 2 wird dadurch eine maximales Fördervolumen an Treibstoff zugeführt und von der Hochdruckpumpe 2 in das Rail 5 eingespeist. Dabei können Drücke von 2.000 bar erreicht werden. Der durch Einspritzdüsen mit dem Rail verbundenen Verbrennungskraftmaschine kann daher sehr schnell der zum Betrieb erforderliche Treibstoff zur Verfügung gestellt und in die Brennräume eingespritzt werden.
Wenn mehr Kraftstoff in das Rail eingespeist als benötigt wird, beispielsweise bei einem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine im Leerlauf oder im Teillastbereich, dann wird der Elektromagnet 11 so angesteuert, dass sich das Druckregelventil 6 entsprechend öffnet und das Zumessventil 4 entsprechend schließt. Überschüssiger Kraftstoff kann dadurch aus dem Rail 5 über die Leitung 9 in das Kraftstoffreservoir 1 zurückgeleitet werden, während die Förderleistung der Hochduckpumpe 2 entsprechend reduziert wird. Überdruckbedingten Schäden an dem Rail wird dadurch vorgebeugt und das Volumen an unnötig auf einen hohen Druck verdichtetem Kraftstoff auf ein Minimum reduziert und die Wirtschaftlichkeit des Betriebs verbessert. Dabei ist es von hervorzuhebender Bedeutung, dass der für einen wirtschaftlichen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine erforderliche Druck sehr schnell und immer in der optimalen Höhe zur Verfügung steht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10247564 A1 [0002]

Claims

Vorrichtung zur Versorgung einer Verbrennungskraftmaschine mit Treibstoff, umfassend ein Kraftstoffreservoir (1) und eine Hochdruckpumpe (2), die durch eine Ansaugleitung (3) verbunden sind, ein Zumessventil (4), das eine Veränderung des Durchtrittsquerschnittes der Ansaugleitung (3) bewirkt, ein Rail (5) zur Aufnahme von hochdruckbeaufschlagtem Kraftstoff und ein Druckregelventil (6) zur Regulierung des Druckes in dem Rail (5), dadurch gekennzeichnet, dass das Zumessventil (4) und das Druckregelventil (6) in einem gemeinsamen Gehäuse (7) vereint sind und entgegengesetzte Öffnungsrichtungen haben und dass das Zumessventil (4) und das Druckregelventil (6) durch Kugeln (4.1, 6.1) gebildete Schließglieder haben, die starr miteinander verbunden und auf einer übereinstimmenden Bewegungsachse (14) verschiebbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln (4.1, 6.1) durch eine Schubstange (10) starr verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (10) durch eine mit dem Gehäuse (7) verbundene Führung (8) parallel zur Bewegungsachse (14) geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (8) zwei Ventilkammern (6.2, 4.2), voneinander trennt, die zum einen in der Rücklaufleitung (9) des Druckregelventils (6) und zum anderen in der Zulaufleitung (3) des Saugventils der Hochdruckpumpe (2) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (10) von einer Magnetspule (11) umgeben ist und einen Anker (12) trägt, der in dem Magnetfeld der Magnetspule (11) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (12) als ebene Platte ausgebildet und parallel zur Bewegungsachse (14) von Überströmöffnungen (12.1) durchdrungen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (11) gegen die Kraft von zumindest einer an der Schubstange (10) und/oder an dem Anker (12) angreifenden Druckfeder (13, 13.1) wirksam ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Druckfeder (13.1) vorgesehen ist, die eine der ersten Druckfeder (13) entgegengesetzte Wirkungsrichtung hat und dass das Druckregelventil (6) bei unbeschalteter Magnetspule (11) durch die zweite Druckfeder (13.1) in Offenstellung bringbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln (4.1, 6.1) an Ventilsitzen (4.3, 6.3) zur Anlage bringbar sind, die durch Hohlkegel gebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Ventilsitze (4.3, 6.3) von einander veränderbar ist.