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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der am 5. Dezember
2007 eingereichten
Japanischen
Patentanmeldung mit der Nr. 2007-314629 , deren Offenbarungen
hiermit unter Bezugnahme eingegliedert werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Kraftstoffzuführsystem,
das in Commonrail-Kraftstoffeinspritzsystemen für Kraftfahrzeuge verwendet
werden kann, und insbesondere auf ein solches Kraftstoffzuführsystem,
das mit einem stromabwärts einer Förderpumpe installierten
Kraftstofffilter ausgestattet ist und so gestaltet ist, dass es
einen einfachen Aufbau hat, wodurch dessen Montagefähigkeit
in Fahrzeugen sichergestellt ist, und das bei geringen Kosten hergestellt
werden kann.
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Typische
Kraftstoffzuführsysteme zum Gebrauch in Kraftstoffeinspritzsystemen
der Druckspeicherbauweise für Dieselkraftmaschinen sind
mit einer Hochdruckpumpe, einer Förderpumpe, einem Ansaugsteuerventil
(d. h., einem Strömungsratensteuerungsventil) und einem
Kraftstofffilter ausgestattet. Die Hochdruckpumpe arbeitet so, dass
sie Kraftstoff mit Druck beaufschlagt und zu einer Commonrail zuführt,
in der der Kraftstoff bei einem gesteuerten bzw. geregelten hohen
Druck gesammelt wird. Die Förderpumpe arbeitet so, dass
sie den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank pumpt und ihn zu der Hochdruckpumpe
fördert. Das Ansaugsteuerventil arbeitet so, dass es die
Strömungsrate des von der Förderpumpe zu der Hochdruckpumpe
zu fördernden Kraftstoffs steuert. Der Kraftstofffilter
ist mit einem Filtermedium ausgestattet, um den Kraftstoff zu filtern.
Das Abfangen von kleineren Fremdstoffen wird erreicht, indem die
Maschengröße des Filtermediums verkleinert wird.
Dies verstärkt jedoch das Problem, dass ein Druckverlust
des den Kraftstofffilter passierenden Kraftstoffs zunimmt und führt
zudem zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit, dass der Kraftstofffilter
verstopft. Der Kraftstoff wird bei niedriger Temperatur für
gewöhnlich wachsartig, mit dem Ergebnis eines erhöhten
Druckverlusts des den Kraftstofffilter passierenden Kraftstoffs,
was zu einer verschlechterten Leistung oder zu einem Versagen des Betriebs
der Förderpumpe führt.
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Um
die genannten Nachteile zu verhindern, lehrt die
Japanische Patenterstanmeldung Nr. 2006-207499 ein
Kraftstoffzuführsystem, das so gestaltet ist, dass es den
stromabwärts der Förderpumpe angeordneten Kraftstoffilter
hat, um einen Druckunterschied über den Kraftstofffilter
zu entwickeln, der größer als dann ist, wenn der
Kraftstofffilter stromaufwärts der Förderpumpe
angeordnet ist. Dies ermöglicht die Verkleinerung der Maschengröße
des Filtermediums, um die Fähigkeit des Kraftstofffilters beim
Fangen von Fremdstoffen zu verbessern und minimiert zudem die Leistungsverschlechterung
oder das Betriebsversagen der Förderpumpe, wenn der Kraftstofffilter
verstopft ist oder der Kraftstoff bei niedrigen Temperaturen wachsartig
wird.
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Das
Kraftstoffzuführsystem, bei dem sich der Kraftstofffilter
stromabwärts der Förderpumpe befindet, hat jedoch
den Nachteil darin, dass die Gesamtherstellungskosten infolge von
zwei nachstehend erörterten Faktoren steigen.
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Der
erste Faktor betrifft das Erfordernis, zwei Ventile anzuordnen:
eines stromaufwärts und das andere stromabwärts
des Kraftstofffilters. Genauer gesagt wird zum Stabilisieren oder
Halten des Kraftstoffdrucks zwischen dem Kraftstofffilter und dem
Ansaugsteuerventil bei einem eingestellten Niveau ein Drucksteuerventil
verwendet, um die Genauigkeit beim Steuern der Strömungsrate
des Kraftstoffs durch das Ansaugsteuerventil sicherzustellen. Ein Ablassventil
wird verwendet, um überschüssigen Kraftstoff zum
Steuern der Strömungsrate des den Kraftstofffilter passierenden
Kraftstoffs zu der stromaufwärtigen Seite der Förderpumpe
rückzuführen, um eine Beschädigung oder
ein frühzeitiges Verstopfen des Filtermediums zu verhindern.
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Der
zweite Faktor hängt mit dem Vorfällen von Kraftstoff
zusammen, nachdem die Kraftmaschine in dem Fahrzeug installiert
wurde. Genauer gesagt muss für gewöhnlich ein
Kraftstoffrohr zwischen dem Kraftstofftank und der Förderpumpe
und dem Kraftstofffilter mit Kraftstoff gefüllt werden,
nachdem das Kraftstoffzuführsystem an der Kraftmaschine
angebracht werden, um die Stabilität beim Starten der Kraftmaschine
sicherzustellen. Dies ist einfach bei dem Kraftstoffzuführsystem,
bei dem der Kraftstofffilter stromabwärts der Förderpumpe
angeordnet ist, um das Kraftstoffrohr mit dem Kraftstoff zwischen dem
Kraftstofftank und der Förderpumpe zu füllen,
es ist jedoch schwierig, den Kraftstofffilter mit dem Kraftstoff
zu füllen, da die stromaufwärts des Kraftstofffilters
installierte Förderpumpe einen kleinen Querschnitt ihres
internen Kraftstoffwegs hat. Daher ist das Kraftstoffzuführsystem
so gestaltet, dass es einen Umgehungspfad aufweist, der sich direkt
zu dem Kraftstofffilter erstreckt, um den Kraftstofffilter mit dem
Kraftstoff zu füllen, sowie ein in dem Umgehungspfad installiertes
Rückschlagventil aufweist, was zu den erhöhten
Herstellungskosten des Kraftstoffzuführsystems führt.
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Die
Verwendung des Drucksteuerventils, des Ablassventils, des Umgehungspfads
und des Rückschlagventils führt zudem zu einer
komplizierten Struktur des Kraftstoffzuführsystems und
zu einer verschlechterten Montagefähigkeit in dem Fahrzeug.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, einen einfachen Aufbau eines Kraftstoffzuführsystems
für Fahrzeuge bereitzustellen, welches mit einem Kraftstofffilter
ausgestattet ist, der stromabwärts einer Förderpumpe
angeordnet ist, die so arbeitet, dass sie Kraftstoff aus einem Kraftstofftank
pumpt, und welches so gestaltet ist, dass es dessen Montagefähigkeiten
in Fahrzeugen sicherstellt und bei geringen Kosten hergestellt werden
kann.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftstoffzuführsystem
für ein Kraftstoffeinspritzsystem der Druckspeicherbauweise,
etwa ein Commonrail-Kraftstoffeinspritzsystem für Dieselkraftmaschinen
von Kraftfahrzeugen, vorgesehen und dazu ausgelegt, in einem Druckspeicher
gespeicherten Kraftstoff durch einen Kraftstoffinjektor in eine
Brennkraftmaschine einzuspritzen. Das Kraftstoffzuführsystem
weist Folgendes auf: (a) eine Förderpumpe, die so arbeitet,
dass sie den Kraftstoff durch einen ersten Kraftstoffpfad aus einem Kraftstofftank
pumpt und den Kraftstoff zu einem zweiten Kraftstoffpfad fördert;
(b) eine Hochdruckpumpe, die so arbeitet, dass sie den Kraftstoff,
der von der Förderpumpe durch den zweiten Kraftstoffpfad
gefördert wurde, mit Druck beaufschlagt und zu dem Druckspeicher
zuführt; (c) einen Kraftstofffilter, der in dem zweiten
Kraftstoffpfad zwischen der Förderpumpe und der Hochdruckpumpe
angeordnet ist, um den von der Förderpumpe zu der Hochdruckpumpe
geschickten Kraftstoff zu filtern; (d) ein Strömungsratensteuerventil,
das in dem zweiten Kraftstoffpfad zwischen dem Kraftstofffilter
und der Hochdruckpumpe angeordnet ist, um eine Strömungsrate des
zu der Hochdruckpumpe geschickten Kraftstoffs zu steuern; (e) einen
Rückführpfad, der sich von zwischen der Förderpumpe
und dem Kraftstofffilter zu dem ersten Kraftstoffpfad erstreckt,
der sich stromaufwärts der Förderpumpe befindet;
und (f) ein Steuerventil, das so arbeitet, dass es den Rückführpfad wahlweise öffnet
und schließt. Wenn der Druck des Kraftstoffs in dem zweiten
Kraftstoffpfad zwischen dem Kraftstofffilter und dem Strömungsratensteuerventil
einen ersten Einstelldruck überschreitet, wird das Steuerventil
in eine geöffnete Position gebracht, um den Rückführpfad
zum Rückführen des Kraftstoffs von stromabwärts
nach stromaufwärts der Förderpumpe zu öffnen
um den Druck des Kraftstoffs zwischen dem Kraftstofffilter und dem
Strömungsratensteuerventil unterhalb des ersten Einstelldrucks zu
halten.
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Genauer
gesagt dient das Steuerventil als ein Drucksteuerventil zum Stabilisieren
oder Halten des Drucks des Kraftstoffs zwischen dem Kraftstofffilter
und dem Strömungsratensteuerventil bei einem gewünschten
Niveau und es dient als ein Ablassventil zum Steuern der Strömungsrate
des in den Kraftstofffilter strömenden Kraftstoffs. Dies
führt zu einem vereinfachten Aufbau des Kraftstoffzuführsystems, welches
bei geringen Kosten hergestellt werden kann und welches zudem die
Montagefähigkeit des Kraftstoffzuführsystems in
Fahrzeugen verbessert.
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Gemäß der
bevorzugten Art der Erfindung hat das Steuerventil ein erstes Ventilelement
und ein zweites Ventilelement. Das erste Ventilelement ist dem Druck
des Kraftstoffs zwischen dem Kraftstofffilter und dem Strömungsratensteuerventil
ausgesetzt. Wenn der Druck des Kraftstoffs zwischen dem Kraftstofffilter
und dem Strömungsratensteuerventil den ersten Einstelldruck überschreitet,
dann wird das erste Ventilelement zum Öffnen des Rückführungspfads bewegt.
Das zweite Ventilelement ist einem Druck des Kraftstoffs zwischen
der Förderpumpe und dem Kraftstofffilter ausgesetzt. Wenn
der Druck des Kraftstoffs zwischen der Förderpumpe und
dem Kraftstofffilter einen zweiten Einstelldruck überschreitet,
dann wird das zweite Ventilelement zum Öffnen des Rückführungspfads
bewegt. Genauer gesagt dann, wenn der Kraftstofffilter verstopft
ist, sodass der Druck des Kraftstoffs stromaufwärts des
Kraftstofffilters ansteigt, arbeitet das zweite Ventilelement so,
dass es den Druck des Kraftstoffs stromaufwärts des Kraftstofffilters
nach stromaufwärts der Förderpumpe senkt.
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Das
erste Ventilelement kann ein darin ausgebildetes Verbindungsloch
als einen Abschnitt des Rückführpfads haben. Das
zweite Ventilelement ist in dem Verbindungsloch angeordnet, um den
Rückführpfad wahlweise zu öffnen und
zu schließen.
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Das
erste Ventilelement kann alternativ so gestaltet sein, dass es eine
Länge hat, die aus einem ersten zylindrischen Körper,
einem zweiten zylindrischen Körper und einem dritten zylindrischen
Körper zusammengesetzt ist. Der zweite zylindrische Körper befindet
sich zwischen dem ersten und dritten zylindrischen Körper
und hat einen kleineren Durchmesser als der erste zylindrische Körper.
Der dritte zylindrische Körper hat einen kleineren Durchmesser
als der zweite zylindrische Körper. Das zweite Ventilelement ist
aus einem ringförmigen Element gefertigt, das einen größeren
Außendurchmesser als der zweite zylindrische Körper
hat, und in dem der dritte zylindrische Körper verschiebbar
sitzt. Das Steuerventil hat eine erste Feder, die das erste Ventilelement
in Richtung des zweiten Ventilelements vorspannt, sowie eine zweite
Feder, die das zweite Ventilelement in Richtung des ersten Ventilelements
vorspannt. Ein Ende des ersten zylindrischen Körpers ist
dem Druck des Kraftstoffs zwischen dem Kraftstofffilter und dem Strömungsratensteuerventil
ausgesetzt. Ein Ende des zweiten Ventilelements ist dem Druck des
Kraftstoffs zwischen der Förderpumpe und dem Kraftstofffilter ausgesetzt.
Wenn der Druck des Kraftstoffs zwischen dem Kraftstofffilter und
dem Strömungsratensteuerventil den ersten Einstelldruck überschreitet, dann
werden das erste und das zweite Ventilelement zusammen bewegt, sodass
sie den Rückführpfad öffnen. Wenn der
Druck des Kraftstoffs zwischen der Förderpumpe und dem
Kraftstofffilter den zweiten Einstelldruck überschreitet,
dann wird das zweite Ventilelement von dem ersten Ventilelement
wegbewegt, um den Rückführpfad zu öffnen.
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Das
Kraftstoffzuführsystem kann ferner eine Anfüllpumpe
aufweisen, die in dem ersten Kraftstoffpfad zwischen dem Kraftstofftank
und der Förderpumpe angeordnet ist und die dazu dient,
den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank herauszupumpen und den Kraftstoff
zu fördern. Der Rückführpfad dient dazu,
den Kraftstoff von dem Bereich zwischen der Förderpumpe
und dem Kraftstofffilter in den Bereich zwischen der Anfüllpumpe
und der Förderpumpe rückzuführen. Der
dritte zylindrische Körper des ersten Ventilelements oder
des zweiten Ventilelements hat einen Verbindungspfad, der dazu dient,
dessen Enden mit dem Rückführpfad in Verbindung
zu bringen. Wenn sich der zweite zylindrische Körper des
ersten Ventilelements mit dem zweiten Ventilelement in Anlage befindet,
dann ist der Verbindungspfad geschlossen. Wenn sich der zweite zylindrische
Körper des ersten Ventilelements von dem zweiten Ventilelement
beabstandet befindet, dann ist der Verbindungspfad geöffnet.
Der zweite zylindrische Körper hat eine Außenschulterfläche,
die dem zweiten Ventilelement zugewandt ist und an der ein Druck
des von der Anfüllpumpe geförderten Kraftstoffs
durch den Verbindungspfad anliegt, sodass der Druck des von der
Anfüllpumpe geförderten Kraftstoffs den zweiten
zylindrischen Körper des ersten Ventilelements von dem
zweiten Ventilelement wegdrängt, um den Rückführpfad
durch den Verbindungspfad zu öffnen.
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Wenn
es erforderlich ist, den Kraftstofffilter mit Kraftstoff anzufüllen
und der Druck des durch die Anfüllpumpe gepumpten Kraftstoffs
steigt, dann öffnet das Steuerventil den Rückführpfad,
um den Kraftstoff zu dem Kraftstofffilter zuzuführen. Dies
beseitigt den Bedarf für einen zusätzlichen Anfüll-Bypass-Filter
und ein Rückschlagventil.
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der nachstehend gegebenen ausführlichen
Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung besser verständlich, die jedoch nicht dazu
herangezogen werden sollen, die Erfindung auf spezifische Ausführungsbeispiele zu
beschränken, sondern die lediglich dem Zwecke der Erläuterung
und des Verständnisses dienen.
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In
den Zeichnungen ist:
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1 ein
Blockdiagramm, das ein Kraftstoffeinspritzsystem der Druckspeicherbauweise
zeigt, das mit einem Kraftstoffzuführsystem gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattet ist;
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2 eine
Teilschnittansicht, die einen Innenaufbau eines Steuerventils zeigt,
das in dem Kraftstoffzuführsystem aus 1 installiert
ist und in eine geschlossene Stellung gebracht ist;
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3 eine
Teilschnittansicht, die einen Innenaufbau eines Steuerventils veranschaulicht,
das in dem Kraftstoffzuführsystem aus 1 installiert und
in eine geöffnete Stellung gebracht ist;
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4 eine
Teilschnittansicht, die einen Innenaufbau eines Steuerventils veranschaulicht,
das in einem Kraftstoffzuführsystem gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung installiert ist;
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5 eine
Teilschnittansicht, die einen Innenaufbau eines Steuerventils veranschaulicht,
das in einem Kraftstoffzuführsystem gemäß dem
dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung installiert und
in eine geschlossene Stellung gebracht ist;
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6 eine
Teilschnittansicht des Steuerventils aus 5, das in
eine geöffnete Stellung gebracht ist, wenn der Druck des
sich stromabwärts des Kraftstofffilters befindlichen Kraftstoffs
steigt;
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7 eine
Teilschnittansicht des Steuerventils aus 5, das in
eine geöffnete Stellung gebracht ist, wenn der Druck des
sich stromaufwärts des Kraftstofffilters befindlichen Kraftstoffs
steigt;
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8 ein
Blockdiagramm, das ein Kraftstoffeinspritzsystem der Druckspeicherbauweise
zeigt, das mit einem Kraftstoffzuführsystem gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattet ist;
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9 eine
teilweise vergrößerte Ansicht, die einen Innenaufbau
eines in dem Kraftstoffzuführsystem aus 8 installierten
Steuerventils zeigt;
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10(a) eine Längsschnittansicht, die ein in
dem Steuerventil aus 9 installiertes erstes und zweites
Ventilelement veranschaulicht;
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10(b) eine Unteransicht von 10(a);
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11 eine
teilweise vergrößerte Ansicht, die das installierte
Steuerventil aus 9 zeigt, das in eine geöffnete
Stellung gebracht ist;
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12(a) eine Längsschnittansicht, die die erste
Modifikation des Steuerventils des vierten Ausführungsbeispiels
der Erfindung veranschaulicht;
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12(b) eine Unteransicht von 12(a);
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13(a) eine Längsschnittansicht, die die zweite
Modifikation des Steuerventils in dem vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung veranschaulicht;
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13(b) eine Unteransicht aus 13(a);
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14(a) eine Längsschnittansicht, die die dritte
Modifikation des Steuerventils des vierten Ausführungsbeispiels
der Erfindung veranschaulicht; und
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14(b) eine Unteransicht von 14(a).
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche
Teile in verschiedenen Ansichten bezeichnen, insbesondere unter
Bezugnahme auf 1, ist ein Kraftstoffeinspritzsystem
der Druckspeicherbauweise, etwa ein Commonrail-Kraftstoffeinspritzsystem,
für eine Dieselkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gezeigt,
das mit einem Kraftstoffzuführsystem 3 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattet ist.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem der Druckspeicherbauweise wird mit einer
(nicht gezeigten) vierzylindrigen Dieselkraftmaschine verwendet
und ist mit einer Commonrail 1, Kraftstoffinjektoren 2 (lediglich
einer ist dargestellt) und dem Kraftstoffzuführsystem 3 ausgestattet.
Die Kraftstoffinjektoren 2 sind jeweils einer für
jeden Zylinder der Dieselkraftmaschine installiert und arbeiten
so, dass sie den von der Commonrail 1 zugeführten
Kraftstoff in die Kraftmaschine einspritzen. Das Kraftstoffzuführsystem 3 führt
den Kraftstoff zu der Commonrail 1 zu.
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Die
Commonrail 1 arbeitet als ein Druckspeicher zum Speichern
des von dem Kraftstoffzuführsystem 3 geschickten
Kraftstoffs bei einem gesteuerten Solldruck, der durch eine nicht
gezeigte elektronische Steuereinheit (ECU) als eine Funktion eines
Betriebszustands der Dieselkraftmaschine bestimmt wird, der beispielsweise
durch eine Öffnungsstellung eines Fahrpedals und die Drehzahl
der Dieselkraftmaschine wiedergegeben wird.
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In
der Commonrail 1 ist ein Druckbegrenzer 1a installiert,
der zum Ablassen des Kraftstoffs von der Commonrail 1 zu öffnen
ist, wenn der Druck des Kraftstoffs in der Commonrail 1 einen
oberen Grenzwert überschreitet. Der abgelassene Kraftstoff
wird durch ein Kraftstoffrohr 1b zu einem Kraftstofftank 4 des
Kraftstoffzuführsystems 3 zurückgeführt.
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Der
Kraftstoffinjektor 2 wird mit dem Kraftstoff von der Commonrail 1 durch
ein Hochdruckrohr 2a versorgt. Ein Überschuss
des von dem Kraftstoffinjektor 2 nicht eingespritzten Kraftstoffs
wird durch ein Kraftstoffrohr 2b zu dem Kraftstofftank 4 zurückgeführt.
Der Kraftstoffinjektor 2 ist elektronisch mit der ECU verbunden.
Die ECU steuert die Einspritzzeitgebung und die Menge des durch
den Kraftstoffinjektor 2 in die Dieselkraftmaschine einzuspritzenden
Kraftstoffs.
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Das
Kraftstoffzuführsystem 3 hat den Kraftstofftank 4,
eine Förderpumpe 5, eine Hochdruckpumpe 6 und
ein Ansaugsteuerventil 7. Die Förderpumpe 5 saugt
den Kraftstoff von dem Kraftstofftank 4 an und schickt
ihn zu der Hochdruckpumpe 6. Die Hochdruckpumpe 6 beaufschlagt
den von der Förderpumpe 5 geschickten Kraftstoff
mit Druck und führt ihn zu der Commonrail 1 zu.
Das Ansaugsteuerventil 7 dient als ein Strömungsratensteuerventil
zum Steuern der Strömungsrate des von der Förderpumpe 5 zu
der Hochdruckpumpe 6 zugeführten Kraftstoffs.
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Die
Förderpumpe 5 ist mit dem Kraftstofftank 4 durch
ein Einlassrohr 4a verbunden, um den Kraftstoff aus dem
Kraftstofftank 4 herauszupumpen und ihn zu der Hochdruckpumpe 6 zu
schicken. Die Förderpumpe 5 dieses Ausführungsbeispiels
ist als eine Trochoidpumpe implementiert, die eine Innenzahnradpumpe
ist. Die Förderpumpe 5 ist an eine Nockenwelle 61 der
Hochdruckpumpe 6 gefügt, sodass sie durch das
von der Nockenwelle 61 übertragene Drehmoment
angetrieben wird.
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Ein
Vorfilter 8 und eine Anfüllpumpe 9 sind
in dem Einlassrohr 4a installiert. Der Vorfilter 8 arbeitet so, dass
er Fremdstoffe aus dem von dem Kraftstofftank 4 herausgepumpten
Kraftstoff filtert. Die Anfüllpumpe 9 fördert
den Kraftstoff primär zu dem Einlassrohr 4a von
dem Kraftstofftank 4, nachdem das Fahrzeug zusammengebaut
wurde. In dem Einlassrohr 4a ist nahe dem Einlass der Förderpumpe 5 ein
Siebfilter 10 installiert, um Fremdstoffe von dem stromabwärts
des Vorfilters 8 strömenden Kraftstoff zu filtern. Der
Vorfilter 8 und der Siebfilter 10 können
aus einem metallenen Maschennetz gefertigt sein.
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Ein
Bypasspfad 4b ist an einem Abschnitt des Einlassrohrs 4a angeschlossen,
der sich stromabwärts des Vorfilters 8 und stromaufwärts
des Siebfilters 10 befindet. Der Bypasspfad 4b wird
dazu verwendet, den durch die Anfüllpumpe 9 gepumpten Kraftstoff
stromabwärts der Förderpumpe 5 zu fördern.
In dem Bypasspfad 4b ist ein Rückschlagventil 11 angeordnet,
das den Kraftstoffstrom zu dem Einlassrohr 4a absperrt.
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Ein
Kraftstofffilter 12 ist durch einen Kraftstoffpfad 5a stromabwärts
der Förderpumpe 5 angeschlossen. Der Kraftstofffilter 12 arbeitet
so, dass er den von der Förderpumpe 5 geschickten
Kraftstoff filtert. Der Kraftstofffilter 12 ist mit einem
Ablassventil 13 ausgestattet, das geöffnet wird,
um den Kraftstoff von dem Kraftstofffilter 12 abzulassen,
wenn der Druck des den Kraftstofffilter 12 passierenden
Kraftstoffs ein voreingestelltes Niveau überschreitet.
Insbesondere dann, wenn das Ablassventil 13 geöffnet ist,
lässt es einen Teil des von der Förderpumpe 5 abgegebenen
Kraftstoffs durch ein Kraftstoffablassrohr 13a zu dem Kraftstofftank 4 ab.
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Das
Ablassventil 13 ist so gestaltet, dass es sich dann öffnet,
wenn der Druck des an dem Kraftstofffilter 12 wirkenden
Kraftstoffs das Niveau überschreitet, das höher
als das des von der Förderpumpe 5 dann abgelassenen
Kraftstoffdrucks ist, wenn die Dieselkraftmaschine sich im Leerlauf
befindet, und das niedriger als oder gleich wie ein oberer Widerstandsgrenzdruck
des Kraftstofffilters 12 ist. Das Ablassventil 13 dient
dazu, die Ausübung eines übermäßigen
Drucks des von der Förderpumpe 5 abgegebenen Kraftstoffs
auf den Kraftstofffilter 12 zu verhindern.
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Der
Kraftstofffilter 12 ist dem Druck des von der Förderpumpe 5 abgegebenen
Kraftstoffs ausgesetzt und kann daher aus einem Filtermedium gefertigt
sein, das eine kleinere Maschengröße hat, das heißt,
das eine bessere Filtration als der Vorfilter 8 und der
Siebfilter 10 hat, um kleine Fremdstoffe oder Wasser abzufangen,
welche weder der Vorfilter 8 noch der Siebfilter 10 von
dem Kraftstoff entfernen kann.
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Das
Ansaugsteuerventil 7 ist stromabwärts des Kraftstofffilters 12 durch
einen Kraftstoffpfad 12a angeschlossen. In dem Kraftstoffpfad 12a ist
ein Siebfilter 16 installiert. Der Siebfilter 16 kann
aus einem metallene Maschennetz gefertigt sein. Das Ansaugsteuerventil 7 ist
durch ein lineares, solenoidbetriebenes Ventil implementiert, dessen Öffnungsstellung
kontinuierlich oder linear in Antwort auf ein von der ECU als Funktion
des Betriebszustands der Dieselkraftmaschine ausgegebenen Steuersignals
geregelt wird.
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Ein
Kraftstoffpfad 12b ist an einem Abschnitt des Kraftstoffpfads 12a angeschlossen,
der sich stromabwärts des Siebfilters 16 und stromaufwärts des Ansaugsteuerventils 7 befindet,
um den Kraftstoff zu einer Nockenkammer 64 der Hochdruckpumpe 6 zu
richten, die später ausführlich beschrieben wird.
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Die
Hochdruckpumpe 6 ist durch den Kraftstoffpfad 7a stromabwärts
des Ansaugsteuerventils 7 angeschlossen. Ein Kraftstoffpfad 7b ist
durch eine Drosselblende 18 an dem Kraftstoffpfad 7a angeschlossen,
um den Kraftstoff zur stromaufwärtigen Seite des Siebfilters 10 zurückzuführen.
Beispielsweise dann, wenn sich das Ansaugsteuerventil 7 in einer
geschlossenen Stellung befindet, wird überschüssiger
Kraftstoff, der stromabwärts des Ansaugsteuerventils 7 strömt,
durch den Kraftstoffpfad 7b zu der stromaufwärtigen
Seite der Förderpumpe 5 zurückgeführt.
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Ein
Rückführpfad 14 erstreckt sich so, dass er
zwischen dem Kraftstoffpfad 5a und einem sich stromaufwärts
der Förderpumpe 5 und stromabwärts des
Siebfilters 10 befindlichen Abschnitt des Einlassrohrs 4a verbindet.
In dem Rückführpfad 14 ist ein Steuerventil 100 installiert,
das so arbeitet, dass es den Rückführpfad 14 wahlweise öffnet
oder schließt.
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An
dem Steuerventil 100 wird der Druck des sich zwischen dem
Kraftstofffilter 12 und dem Ansaugsteuerventil 7 befindlichen
Kraftstoffs durch einen von dem Bereich zwischen dem Kraftstofffilter 12 und
dem Ansaugsteuerventil 7 abzweigenden Kraftstoffpfad 12c angelegt
(genauer gesagt zwischen dem Kraftstofffilter 12 und dem
Siebfilter 16). Wenn der Druck des Kraftstoffs zwischen
dem Kraftstofffilter 12 und dem Ansaugsteuerventil 7 einen
ersten Einstelldruck überschreitet, dann arbeitet das Steuerventil 100 so,
dass der Rückführpfad 14 geöffnet wird.
Das Steuerventil 100 wird später ausführlich
erörtert.
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Die
Hochdruckpumpe 6, die in 1 durch eine
gestrichelte Linie angedeutet ist, hat die durch das Abgabedrehmoment
der Dieselkraftmaschine angetriebene Nockenwelle 61 und
zwei Tauchkolben 62 (von denen zum Zwecke der Abkürzung
der Darstellung lediglich einer gezeigt ist), die sich der Drehung
der Nockenwelle 61 folgend innerhalb der Zylinder hin und
her bewegen. Die Tauchkolben 62 sind aneinander ausgerichtet
und an einer Radiusrichtung der Nockenwelle 61 einander
entgegengesetzt, sodass sie sich abwechselnd in einem Ansaug- oder
einem Kompressions-(d. h., einem Auslass-)Takt bewegen.
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Die
Nockenwelle 61 hat einen darauf sitzenden Nocken 63,
der so arbeitet, dass er die Drehung der Nockenwelle 61 in
eine Linearbewegung der Tauchkolben 62 umwandelt. Der Nocken 63 ist
in der Nockenkammer 64 angeordnet, die in einem Pumpengehäuse
der Hochdruckpumpe 6 ausgebildet ist. Der durch den Kraftstoffpfad 12b in
die Nockenkammer 64 einströmende Kraftstoff wird
als Schmiermittel für die Nocken 63 und die Tauchkolben 62 verwendet.
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In
dem Kraftstoffpfad 12b ist eine Drosselblende 19 angeordnet,
um die Strömungsrate des zu der Nockenkammer 64 zugeführten
Kraftstoffs bei einem ausgewählten Wert beizubehalten.
Aus der Nockenkammer 64 herausströmender überschüssiger Kraftstoff
wird durch einen Kraftstoffpfad 6a zu dem Kraftstofftank 4 zurückgeführt.
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In
den Zylindern sind Druckkammern 65 definiert, in denen
die Tauchkolben 62 angeordnet sind. Das Volumen einer jeder der
Druckkammern 65 wird durch die Hin- und Herbewegung eines
entsprechenden Tauchkolbens 62 geändert. An jeder
der Druckkammern 65 sind ein Einlasspfad 65a und
ein Auslasspfad 65b angeschlossen. Der Einlasspfad 65a ist mit
dem Kraftstoffpfad 7a verbunden, sodass der Kraftstoff
zu der Druckkammer 65 zugeführt wird. Der Auslasspfad 65b ist
mit einem Kraftstoffpfad 1c verbunden und gibt den Kraftstoff
von der Druckkammer 65 zu der Commonrail 1 aus.
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Einlassventile 66 sind
jeweils in jedem der Einlasspfade 65a vorgesehen. Die Einlassventile 66 sind
geöffnet, wenn der Kraftstoff in die Druckkammern 65 eingesogen
wird. Auslassventile 67 sind jeweils in jedem der Auslasspfade 65b angeordnet.
Die Auslassventile 67 werden geöffnet, wenn der
Kraftstoff durch den Kraftstoffpfad 1c zu der Commonrail 1 ausgelassen
wird.
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2 ist
eine Teilschnittansicht, die einen Innenaufbau des sich in einer
geschlossenen Stellung befindlichen Steuerventils 100 zeigt. 3 ist
eine Teilschnittansicht, die einen Innenaufbau des sich in einer
geöffneten Stellung befindlichen Steuerventils 100 zeigt.
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Das
Steuerventil 100 ist mit einer Hülse 110 ausgestattet,
die in ein Gehäuse H eingeschraubt ist. Ein hohler, zylindrischer
Anschlag 120 sitzt in einem offenen Ende der Hülse 110.
Das offene Ende der Hülse 110 ist durch den sich
durch den Anschlag 120 erstreckenden Kraftstoffpfad 12c zwischen
dem Kraftstofffilter 12 und dem Ansaugsteuerventil 7 an den
Kraftstoffpfad 12a gefügt. In das andere offene Ende
der Hülse 110 ist ein Stöpsel 130 eingepasst, um
dieses zu verschließen.
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Die
Hülse 110 hat zwei Durchgangslöcher 111 und 112,
die bezüglich der Radiusrichtung der Hülse 110 versetzt
in deren Seitenwand ausgebildet sind. Mit anderen Worten befinden
sich die Löcher 111 und 112 an unterschiedlichen
Stellen in der Längsrichtung, sodass sie sich in der Längsrichtung der
Hülse 110 nicht überlappen. Das Loch 111 (das nachstehend
auch als ein erstes Hülsenloch bezeichnet wird), das näher
an dem Anschlag 120 liegt, ist durch den Rückführpfad 14 zwischen
der Förderpumpe 5 und dem Kraftstofffilter 12 mit
dem Kraftstoffpfad 5a verbunden. Das Loch 112 (das
nachstehend auch als ein zweites Hülsenloch bezeichnet wird),
das näher an dem Stöpsel 130 liegt, ist
durch den Rückführpfad 14 an das Einlassrohr 4a zwischen der
Förderpumpe 5 und dem Kraftstofftank 4 gefügt.
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In
der Hülse 110 ist ein erstes Ventilelement 140 verschiebbar
angeordnet. In der Hülse 110 ist eine Feder 149 angeordnet,
um das erste Ventilelement 140 in Anlage mit dem Anschlag 120 vorzuspannen.
Das erste Ventilelement 140 ist eine zylindrische Nadel
mit einem kleindurchmessrigen Zentralabschnitt, der eine Überlaufkammer 141 zwischen sich
selbst und einer Innenwand der Hülse 110 definiert.
Die Überlaufkammer 141 ist ständig mit
dem ersten Hülsenloch 111 in Verbindung.
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Der
Druck des sich zwischen dem Kraftstofffilter 12 und dem
Ansaugsteuerventil 7 befindlichen Kraftstoffs liegt an
dem dem Anschlag 120 zugewandten Ende des ersten Ventilelements 140 an. Wenn
ein solcher Druck den ersten Einstelldruck überschreitet,
dann wird dies dazu führen, dass das erste Ventilelement 140 gegen
den Druck der Feder 149 in Richtung des Stöpsels 130 gedrückt
wird, wie dies in 3 gezeigt ist, um die Fluidverbindung
zwischen der Überlaufkammer 141 und dem zweiten Hülsenloch 112 herzustellen.
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Im
Betrieb des Kraftstoffeinspritzsystems der Druckspeicherbauweise
wird der Start der Dieselkraftmaschine die Nockenwelle 61 der
Hochdruckpumpe 6 dazu bringen, sich zu drehen, wodurch
das Drehmoment von der Nockenwelle 61 auf die Förderpumpe 5 übertragen
wird. Die Förderpumpe 5 pumpt dann den Kraftstoff
durch das Einlassrohr 4a aus dem Kraftstofftank 4 heraus.
Der gepumpte Kraftstoff passiert den Vorfilter 8 und den
Siebfilter 10 und betritt die Förderpumpe 5.
Der von der Förderpumpe 5 ausgelassene Kraftstoff
strömt durch den Kraftstofffilter 12 und betritt
das Ansaugsteuerventil 7 durch die Kraftstoffpfade 5a und 12a.
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Das
Ansaugsteuerventil 7 wird durch das von der ECU ausgegebene
Steuersignal in seine geöffnete Stellung gesteuert, um
den Kraftstoff bei einer Strömungsrate, die erforderlich
ist, einen angeforderten Betriebszustand der Dieselkraftmaschine
zu erfüllen, durch den Kraftstoffpfad 7a zu der
Hochdruckpumpe 6 zu schicken.
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Die
Drehung des Nockens 63 wird die Tauchkolben 62 der
Hochdruckpumpe 61 hin und her bewegen lassen. Wenn jeder
Tauchkolben 62 in dem Zylinder zu der Nockenwelle 61 bewegt
wird, wird dies dazu führen, dass das Volumen der Druckkammer 65 zunimmt,
sodass der Druck in der Druckkammer 65 fällt.
Dies lässt die Einlassventile 66 öffnen, sodass
der von dem Ansaugsteuerventil 7 ausgelassene Kraftstoff
durch den Kraftstoffpfad 7a und die Einlasspfade 65a in
die Druckkammern 65 einströmt.
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Wenn
ein jeder der Tauchkolben 62 von der Nockenwelle 61 wegbewegt
wird, wird dies dazu führen, dass das Volumen der Druckkammer 65 abnimmt,
sodass der Druck in der Druckkammer 65 steigt. Wenn der
Druck in der Druckkammer 65 ein Niveau überschreitet,
bei dem die Auslassventile 67 geöffnet werden,
wird der Kraftstoff von den Druckkammern 65 durch die Kraftstoffpfade 65b und 1c zu der
Commonrail 1 ausgelassen.
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Der
Kraftstoff ist in der vorstehend beschriebenen Weise in der Commonrail 1 gespeichert
und wird durch die Kraftstoffinjektoren 2 in die Dieselkraftmaschine
eingespritzt, wenn diese durch die ECU geöffnet werden.
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Wenn
der Kraftstoffdruck zwischen dem Kraftstofffilter 12 und
dem Ansaugsteuerventil 7 den ersten Einstelldruck überschreitet,
wird dies, wie dies bereits unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurde,
das erste Ventilelement 140 des Steuerventils 100 gegen
den Druck der Feder 149 in Richtung des Stöpsels 130 bewegen
lassen, sodass die Fluidverbindung der Überlaufkammer 141 mit
den ersten und zweiten Hülsenlöchern 111 und 112 hergestellt
wird, sodass, mit anderen Worten, der Rückführpfad 14 geöffnet
wird. Dies lässt den Teil des Kraftstoffs zwischen der
Förderpumpe 5 und dem Kraftstofffilter 12 durch
den Rückführpfad 14 (d. h., das erste
Hülsenloch 111, die Überlaufkammer 141 und
das zweite Hülsenloch 112) zu der stromaufwärtigen
Seite der Förderpumpe 5 ab, was zu einem Druckabfall
zwischen der Förderpumpe 5 und dem Kraftstofffilter 12 führt,
sodass der Druck des stromaufwärts des Ansaugsteuerventils 7 strömenden
Kraftstoffs fällt.
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Wenn
der Druck des Kraftstoffs zwischen dem Kraftstofffilter 12 und
dem Ansaugsteuerventil 7 fällt, wird dies das
erste Ventilelement 140 dazu bringen, durch die Feder 149 in
Richtung des Anschlags 120 gespannt zu werden, sodass die
Fläche des zwischen der Überlaufkammer 141 und
dem zweiten Hülsenloch 112 eine Verbindung herstellenden
Pfads kleiner wird, sodass die Strömungsrate des zur stromaufwärtigen
Seite der Förderpumpe 5 abgelassenen Kraftstoffs
abnimmt. Wenn der Druck des Kraftstoffs zwischen dem Kraftstofffilter 12 und
dem Ansaugsteuerventil 7 unter den ersten Einstelldruck fällt,
wird dies, wie in 2 dargestellt ist, die Fluidverbindung
zwischen der Überlaufkammer 141 und dem zweiten
Hülsenloch 112 blockieren, sodass kein Kraftstoff
zu der stromaufwärtigen Seite der Förderpumpe 5 abgelassen
wird. Genauer gesagt führt dies dann zu einem Druckanstieg
zwischen dem Kraftstofffilter 12 und dem Ansaugsteuerventil 7,
wenn die Strömungsrate des zu der stromaufwärtigen
Seite der Förderpumpe 5 abgelassenen Kraftstoffs
abnimmt oder wenn mit dem Ablassen des Kraftstoffs zu der stromaugwärtigen
Seite der Förderpumpe 5 vollständig aufgehört
wird.
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Auf
die vorstehend beschriebene Weise arbeitet das Steuerventil 100 so,
dass es den Druck des Kraftstoffs zwischen dem Kraftstofffilter 12 und dem
Ansaugsteuerventil 7 bei dem ersten Einstelldruck beibehält.
Wenn sich das Steuerventil 100 in der geöffneten
Stellung befindet, dann wird die Strömungsrate des den
Kraftstofffilter 12 passierenden Kraftstoffs abnehmen.
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Genauer
gesagt dient das Steuerventil 100 als ein Drucksteuerventil
zum Stabilisieren oder Halten des Kraftstoffdrucks zwischen dem
Kraftstofffilter 12 und dem Ansaugsteuerventil 7 bei
einem gewünschten Niveau und als ein Ablassventil zum Steuern
der Strömungsrate des in den Kraftstofffilter 12 einströmenden
Kraftstoffs. Die Verwendung des Steuerventils 100 verbessert
die Montagefähigkeit des Kraftstoffzuführsystems
in die Fahrzeuge ohne dessen Aufbau komplizierter zu machen und
die Herstellungskosten zu erhöhen.
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4 zeigt
das Steuerventil 100 eines Kraftstoffzuführsystems
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Die gleichen Bezugszeichen wie die des ersten Ausführungsbeispiels
bezeichnen die gleichen Teile und deren ausführliche Erläuterung
wird hier ausgelassen.
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Das
Steuerventil 100 ist so gestaltet, dass es den Rückführpfad 14 öffnet,
wenn der Kraftstoffdruck zwischen der Förderpumpe 5 und
dem Kraftstofffilter 12 einen zweiten Einstelldruck überschreitet.
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In
dem ersten Ventilelement 140 ist ein T-förmiges
Verbindungsloch 142 ausgebildet, das drei offene Enden
hat. Genauer gesagt öffnen zwei entgegengesetzte Enden
des Verbindungslochs 142 in die Überlaufkammer 141 und
sind durch das erste Hülsenloch 111 mit dem Rückführpfad 14 in
Verbindung, während das verbleibende Ende sich an dem Ende des
ersten Ventilelements 140 öffnet, das dem Stöpsel 130 zugewandt
ist und durch das zweite Hülsenloch 112 mit dem
Rückführpfad 14 in Verbindung ist. Mit
anderen Worten definiert das Verbindungsloch 142 einen
mittleren Abschnitt des Rückführpfads 14.
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In
dem ersten Ventilelement 140 sind ein Kugelventil 150 (d.
h., ein zweites Ventilelement), eine Feder 151 und eine Federhalteeinrichtung 152 angeordnet.
Die Federhalteeinrichtung 152 ist aus einem hohlen, zylindrischen
Element gefertigt, das in das Ende des Verbindungslochs 142 pressgepasst
ist. Die Feder 151 ist an einem Ende der Federhalteeinrichtung 152 angeordnet,
sodass sie das Kugelventil 150 in konstanter Anlage mit
einem konischen Ventilsitz 143 vorspannt, um das Verbindungsloch 142 zu schließen.
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Das
Kugelventil 150 ist dem Druck des Kraftstoffs zwischen
der Förderpumpe 5 und dem Kraftstofffilter 12 ausgesetzt.
Wenn der Druck des Kraftstoffs zwischen der Förderpumpe 5 und
dem Kraftstofffilter 12 den zweiten Einstelldruck überschreitet, wird
dies das Kugelventil 150 dazu bringen, sich gegen den Druck
der Feder 151 von dem Ventilsitz 143 wegzubewegen,
sodass zwischen der Überlaufkammer 141 und dem
Rückführpfad 14 eine Fluidverbindung
hergestellt wird. Der zweite Einstelldruck ist so eingestellt, dass
er höher als der erste Einstelldruck ist.
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Wenn
der Kraftstofffilter 12 verstopft ist, wird dies zu einer
Erhöhung des Druckverlusts des den Kraftstofffilter 12 passierenden
Kraftstoffs führen. Dies wird den Druck des Kraftstoffs
zwischen dem Kraftstofffilter 12 und dem Ansaugsteuerventil 7 fallen
lassen, was zu einem Fehler bei der Bewegung des ersten Ventilelements 140 führen
kann, mit anderen Worten zu einem Versagen des ersten Ventilelements 140 darin,
als das Ablassventil zum Steuern der Strömungsrate des
in den Kraftstofffilter 12 einströmenden Kraftstoffs
zu dienen.
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Wenn
der Druck des Kraftstoffs zwischen der Förderpumpe 5 und
dem Kraftstofffilter 12 jedoch den zweiten Einstelldruck überschreitet,
dann öffnet das Kugelventil 150 den Rückführpfad 14,
um die Fluidverbindung zwischen dem ersten Hülsenloch 111, der Überströmkammer 141,
dem Verbindungsloch 142 und dem zweiten Hülsenloch 112 herzustellen, um
dadurch den Druck des Kraftstoffs zwischen der Förderpumpe 5 und
dem Kraftstofffilter 12 zu der stromaufwärtigen
Seite der Förderpumpe 5 zu entspannen. Dies wird
zu einem Druckverlust des Kraftstoffs zwischen der Förderpumpe 5 und
dem Kraftstofffilter 12 führen, wodurch eine unerwünschte
Erhöhung des Drucks des an dem Kraftstofffilter 12 wirkenden
Kraftstoffs vermieden wird.
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5, 6 und 7 zeigen
das Steuerventil 100 eines Kraftstoffzuführsystems
gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Die gleichen Bezugszeichen, wie sie in dem ersten
Ausführungsbeispiel verwendet werden, bezeichnen die gleichen
Teile und deren ausführliche Erläuterung wird
daher hier ausgelassen.
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Das
Steuerventil 100 ist, wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel,
dazu gestaltet, den Rückführpfad 14 dann
zu öffnen, wenn der Druck des Kraftstoffs zwischen der
Förderpumpe 5 und dem Kraftstofffilter 12 den
zweiten Einstelldruck überschreitet, es hat jedoch einen
sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidenden
Innenaufbau.
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Das
Steuerventil 100 ist mit einem ersten Ventilelement 160 ausgestattet,
das eine Länge hat, die aus einem ersten zylindrischen
Körper (d. h., einem Flansch) 161, einem zweiten
zylindrischen Körper (d. h., einem Schaft) 162 und
einem dritten zylindrischen Körper (d. h., einer Nadel) 163 besteht.
Der erste zylindrische Körper 161 ist an einem Ende
des zweiten zylindrischen Körpers 162 ausgebildet,
welches dem Anschlag 120 zugewandt ist. Der dritte zylindrische
Körper 163 erstreckt sich von dem anderen Ende
des zweiten zylindrischen Körpers 162 in Richtung
des Stöpsels 130. Der zweite zylindrische Körper 162 hat
einen kleineren Durchmesser als der erste zylindrische Körper 161.
Der dritte zylindrische Körper 163 hat einen kleineren
Durchmesser als der zweite zylindrische Körper 162.
Das Ende des ersten zylindrischen Körpers 161 ist
dem Druck des Kraftstoffs zwischen dem Kraftstofffilter 12 und
dem Ansaugsteuerventil 7 ausgesetzt. Der zweite zylindrische
Körper 162 definiert eine Überlaufkammer 164 zwischen
seinem Außenumfang und einer Innenwand der Hülse 110.
Die Überlaufkammer 164 ist ständig mit
dem ersten Hülsenloch 111 in Verbindung.
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Das
Steuerventil 100 ist zudem mit einem ringförmigen
zweiten Ventilelement 170 ausgestattet, das verschiebbar
an dem dritten zylindrischen Körper 163 sitzt.
Das zweite Ventilelement 170 hat einen größeren
Außendurchmesser als der zweite zylindrische Körper 162 und
einen zu dem Durchmesser des ersten zylindrischen Körpers 161 identischen
Durchmesser. Das zweite Ventilelement 170 ist an einem seiner
Enden dem Druck des Kraftstoffs zwischen der Förderpumpe 5 und
dem Kraftstofffilter 12 ausgesetzt.
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Eine
erste Feder 181 ist zwischen dem Anschlag 120 und
dem Ende des ersten zylindrischen Körpers 161 angeordnet,
um den ersten zylindrischen Körper 160 mit dem
zweiten Ventilelement 170 in Anlage vorzuspannen. Auf gleiche
Weise ist zwischen dem Stöpsel 130 und dem zweiten
Ventilelement 170 eine zweite Feder 182 angeordnet,
um das zweite Ventilelement 170 mit dem ersten Ventilelement 160 in Anlage
vorzuspannen.
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Wenn
der Druck des Kraftstoffs zwischen dem Kraftstofffilter 12 und
dem Ansaugsteuerventil 7 den ersten Einstelldruck überschreitet,
wird dies, wie in 6 dargestellt ist, das erste
Ventilelement 160 dazu bringen, zusammen mit dem zweiten
Ventilelement 170 gegen die Vorspannkraft der zweiten Feder 162 stromabwärts
zu dem Stöpsel 130 bewegt zu werden, wodurch die
Fluidverbindung der Überströmkammer 164 mit
dem ersten und dem zweiten Hülsenloch 111 und 112 hergestellt
wird, um den Rückführpfad 14 zu öffnen.
Dies führt dazu, dass der Teil des Kraftstoffs zwischen
der Förderpumpe 5 und dem Kraftstofffilter 12 zur
stromaufwärtigen Seite der Förderpumpe 5 freigeben
wird.
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Wenn
der Kraftstoff von zwischen der Förderpumpe 5 und
dem Kraftstofffilter 12 freigegeben wird, dann fällt
der Druck dazwischen, was zu einem Druckabfall zwischen dem Kraftstofffilter 12 und
dem Ansaugsteuerventil 7 führt. Dies wird das
erste und das zweite Ventilelement 160 und 170 dazu
bringen, durch die zweite Feder 182 in Richtung des Anschlags 120 gedrängt
zu werden, sodass die Fläche des zwischen der Überlaufkammer 164 und
dem zweiten Hülsenloch 112 eine Verbindung herstellenden
Pfads abnimmt, sodass die Strömungsrate des zu der stromaufwärtigen
Seite der Förderpumpe 5 abgelassenen Kraftstoffs
abnimmt. Wenn der Druck des Kraftstoffs zwischen dem Kraftstofffilter 12 und dem
Ansaugsteuerventil 7 auf unterhalb des ersten Einstelldrucks
fällt, wird dies, wie in 5 dargestellt ist,
die Fluidverbindung zwischen der Überlaufkammer 164 und
dem zweiten Hülsenloch 112 blockieren, sodass
kein Kraftstoff zu der stromaufwärtigen Seite der Förderpumpe 5 abgelassen
wird. Insbesondere dann, wenn die Strömungsrate des zu
der stromaufwärtigen Seite der Förderpumpe 5 abgelassenen Kraftstoffs
abnimmt, oder wenn mit dem Ablassen des Kraftstoffs zu der stromaufwärtigen
Seite der Förderpumpe 5 vollständig aufgehört
wird, führt dies zu einem Anstieg des Drucks zwischen dem
Kraftstofffilter 12 und dem Ansaugsteuerventil 7.
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Auf
die vorstehende Art und Weise arbeitet das Steuerventil 100 so,
dass es den Druck des Kraftstoffs zwischen dem Kraftstofffilter 12 und
dem Ansaugsteuerventil 7 bei dem ersten Einstelldruck beibehält.
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Wenn
der Kraftstofffilter 12 verstopft ist, sodass der Druck
des Kraftstoffs zwischen der Förderpumpe 5 und
dem Kraftstofffilter 12 auf oberhalb des zweiten Einstelldrucks
ansteigt, wird dies, wie in 7 gezeigt
ist, das zweite Ventilelement 170 dazu bringen, gegen die
Vorspannkraft der zweiten Feder 182 von dem ersten Ventilelement 160 wegbewegt
zu werden, wodurch die Fluidverbindung der Überströmkammer 164 mit
dem ersten und dem zweiten Hülsenloch 111 und 112 zum Öffnen
des Rückführpfads 14 hergestellt wird.
Dies lässt den Teil des Kraftstoffs zwischen der Förderpumpe 5 und
dem Kraftstofffilter 12 zu der stromaufwärtigen
Seite der Förderpumpe 5 freigeben, wodurch eine
ungewünschte Erhöhung des Drucks des an dem Kraftstofffilter 12 wirkenden
Kraftstoffs vermieden wird.
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8 zeigt
ein Kraftstoffeinspritzsystem der Druckspeicherbauweise für
Dieselkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, die mit einem Kraftstoffzuführsystem 3 gemäß dem
vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattet
sind. Die gleichen Bezugszeichen, die in den vorherigen Ausführungsbeispielen
verwendet werden, bezeichnen die gleichen Teile und deren ausführliche
Erläuterung wird hier ausgelassen.
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Das
Kraftstoffzuführsystem 3 ist so gestaltet, dass
es den Rückführpfad 14, der dessen eines
Ende mit dem Abschnitt zwischen der Förderpumpe 5 und dem
Kraftstofffilter 12 und dessen anderes Ende mit dem Abschnitt
zwischen der Anfüllpumpe 9 und der Förderpumpe 5 verbindet.
Das Kraftstoffzuführsystem 3 hat weder den Bypasspfad 4b noch
das Rückschlagventil 11, die in dem ersten Ausführungsbeispiel
verwendet wurden.
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9 ist
eine teilweise vergrößerte Ansicht, die einen
inneren Aufbau des in dem Kraftstoffzuführsystem 3 aus 8 installierten
Steuerventils 100 zeigt. 10(a) ist
eine Längsschnittansicht, die das erste und zweite Ventilelement 160 und 170 darstellt, die
in dem Steuerventil 100 aus 9 installiert
sind. 10(b) ist eine Untersicht von 10(a).
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Das
Steuerventil 100 ist so gestaltet, dass es das zweite Ventilelement 170 aufweist,
in dem ein Verbindungspfad 190 ausgebildet ist. Der Verbindungspfad 190 stellt
an seinen Enden mit dem Rückführpfad 14 eine
Verbindung her. Genauer gesagt ist der Verbindungspfad 190 durch
eine Nut definiert, die in einer Innenseitenwand des zweiten Ventilelements 170 ausgebildet
ist und sich vertikal durch die Dicke des zweiten Ventilelements 170 erstreckt.
Der Verbindungspfad 190 dient der Verbindung mit der Überlaufkammer 164 und
führt ständig zu dem zweiten Hülsenloch 112.
Wenn sich der zweite zylindrische Körper 162 mit
dem zweiten Ventilelement 170 in Anlage befindet, dann
ist die Fluidverbindung zwischen dem Verbindungspfad 190 und
der Überlaufkammer 164 durch eine Schulter (d.
h., ein ringförmiges Ende) des zweiten zylindrischen Körpers 162 blockiert.
Alternativ ist die Fluidverbindung dann zwischen dem Verbindungspfad 190 und
der Überlaufkammer 164 hergestellt, wenn der zweite
zylindrische Körper 162 von dem zweiten Ventilelement 170 beabstandet
ist.
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Wenn
der Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 4 durch die Anfüllpumpe 9 herausgepumpt
wird, dann wird der Druck des Kraftstoffs durch das Einlassrohr 4a,
den Rückführpfad 14, das zweite Hülsenloch 112 und
den Verbindungspfad 190 an dem Ende des zweiten zylindrischen
Körpers 162 ausgeübt, das an dem zweiten
Ventilelement 170 anliegt. Dies lässt, wie in 11 dargestellt
ist, das erste Ventilelement 160 gegen die Vorspannkraft
der ersten Feder 161 von dem zweiten Ventilelement 170 wegbewegen, wodurch
die Fluidverbindung zwischen dem Verbindungspfad 190 und
der Überlaufkammer 164 hergestellt wird. Der durch
die Anfüllpumpe 9 gepumpte Kraftstoff strömt
dann von dem Einlassrohr 4a zu dem Rückführpfad 14,
zu dem zweiten Hülsenloch 112, zu dem Verbindungspfad 190,
zu der Überlaufkammer 164, zu dem ersten Hülsenloch 111,
zu dem Rückführpfad 14 und zu dem Kraftstoffilter 12.
Genauer gesagt wird der Kraftstoff in den Kraftstofffilter 12 angefüllt,
ohne dass von dem in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten
Bypasspfad 4b und dem Rückschlagventil 11 Gebrauch
gemacht wird.
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Der
Verbindungspfad 190 kann zudem, wie dies in 12(a) und 12(b) dargestellt
ist, durch ein kreisförmiges Loch definiert sein, das sich
durch die Dicke des zweiten Ventilelements 170 in dessen Axialrichtung
erstreckt.
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Alternativ
kann der Verbindungspfad 190, wie dies in 13(a) und 13(b) dargestellt
ist, durch eine Nut, etwa eine Keilnut, definiert sein, die in einem
Außenumfang des dritten zylindrischen Körpers 163 des
ersten Ventilelements 160 ausgebildet ist.
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Alternativ
kann der Verbindungsdurchlass 190, wie dies in 14(a) und 14(b) dargestellt ist,
durch einen sichelförmigen Spalt bereitgestellt werden,
der durch den Innenumfang des zweiten Ventilelements 170 und
eine ebene Fläche des dritten zylindrischen Körpers 163 definiert
ist, die durch Schleifen eines länglichen Abschnitts des
Außenumfangs des dritten zylindrischen Körpers 163 ausgebildet
ist.
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Während
die vorliegende Erfindung in Form ihrer bevorzugten Ausführungsbeispiele
offenbart wurde, um ihr besseres Verständnis zu erleichtern,
ist es so zu verstehen, dass die Erfindung auf verschiedene Arten
ausgeführt werden kann, ohne von dem Prinzip der Erfindung
abzuweichen. Daher sollte die Erfindung so verstanden werden, dass
sie alle möglichen Ausführungsbeispiele und Modifikationen
der gezeigten Ausführungsbeispiele beinhaltet, die ausgeführt
werden können, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen,
wie es in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt ist.
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Es
ist ein Kraftstoffzuführsystem für ein Kraftstoffeinspritzsystem
der Druckspeicherbauweise offenbart, das dazu gestaltet ist, in
einem Druckspeicher gespeicherten Kraftstoff durch einen Kraftstoffinjektor
in eine Brennkraftmaschine einzuspritzen. Das Kraftstoffzuführsystem
hat eine Förderpumpe, die so arbeitet, dass sie den Kraftstoff
aus einem Kraftstofftank pumpt, und es hat einen Kraftstofffilter, der
zwischen der Förderpumpe und einer Hochdruckpumpe angeordnet
ist, die so arbeitet, dass sie den Kraftstoff zu dem Druckspeicher
schickt. Das Kraftstoffzuführsystem hat zudem einen Rückführpfad
und ein Steuerventil. Wenn der Druck des Kraftstoffs zwischen dem
Kraftstofffilter und dem Strömungsratensteuerventil einen
ersten Einstelldruck überschreitet, dann öffnet
das Steuerventil den Rückführpfad, um den Kraftstoff
von stromabwärts nach stromaufwärts der Förderpumpe
rückzuführen, um den Druck des zu dem Strömungsratensteuerventil zugeführten
Kraftstoffs unterhalb des ersten Einstelldrucks zu halten, wodurch
die Strömungsrate des den Kraftstofffilter passierenden
Kraftstoffs gesteuert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2007-314629 [0001]
- - JP 2006-207499 [0004]