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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine,
umfassend eine Zumesseinheit, welche eine, über eine Förderpumpe aus
einem Vorratsbehälter geförderte Fluidmenge dosiert
einer Hochdruckpumpe zuführt, wobei von einer, zwischen
der Zumesseinheit und der Hochdruckpumpe vorgesehenen Zuführleitung
eine Leckageleitung mit einer Nullförderdrossel abzweigt,
die eine Leckagemenge der Zumesseinheit in einen Rücklauf befördert.
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Aus
der
DE 101 39 052
B4 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine
bekannt, bei welchem Fluid in Form von Kraftstoff über
eine Förderpumpe aus einem Vorratsbehälter entnommen und
im Anschluss hieran einer Hochdruckpumpe zugeführt wird.
Dabei ist zwischen der Förderpumpe und der Hochdruckpumpe
eine Zumesseinheit vorgesehen, welche diese, der Hochdruckpumpe
zugeführte Fluidmenge entsprechend einem aktuellen Bedarf
der Brennkraftmaschine dosiert. Die Zumesseinheit weist hierbei
jedoch die Eigenschaft auf, selbst in einem vollständig
geschlossenen Zustand während eines Schleppbetriebs der
Brennkraftmaschine eine Leckagemenge in eine Zuführleitung
der Hochdruckpumpe zu fördern. Diese Fluidmenge würde
bei einer Zuführung zur Hochdruckpumpe und einer hiermit einhergehenden
Hochdruckerzeugung zu einem unerwünschten Druckanstieg
in einem, der Hochdruckpumpe nachgeschalteten Druckspeicher der
Brennkraftmaschine, insbesondere während eines längeren
Schleppbetriebs der Brennkraftmaschine, führen. Um dies
nun zu vermeiden, zweigt von einer, zwischen der Zumesseinheit und
der Hochdruckpumpe vorgesehenen Zuführleitung eine Leckageleitung
ab, die eine Nullförderdrossel aufweist und über
welche die Leckagemenge in einen Rücklauf befördert
werden kann. Über die, durch den Drosselquerschnitt der Nullförderdrossel
dargestellte Druckdifferenz kann hierbei die abführbare
Leckagemenge beeinflusst werden. Hierbei hängt die, in
den Rücklauf förderbare Leckagemenge insbesondere
von den vorherrschenden Drücken im Rücklauf, sowie Öffnungsdrücken von
Saugventilen der Hochdruckpumpe ab.
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Ausgehend
von einem Kraftstoffeinspritzsystem des Standes der Technik ist
es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leckageleitung mit Nullförderdrossel
zur Verfügung zu stellen, die sich möglichst kompakt
und mit niedrigem Herstellungs- und Montageaufwand im Bereich des
Rücklaufs anordnen lässt.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung
mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauf
folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Die
Erfindung umfasst die technische Lehre, dass die Nullförderdrossel
im Bereich eines Rücklaufstutzens des Rücklaufs
dadurch ausgebildet ist, dass die Leckageleitung in einen Ringkanal
einmündet, welcher zwischen Rücklaufstutzen und
einem umliegenden Gehäuse ausgebildet ist und der über eine
Drosselbohrung im Rücklaufstutzen mit dem Rücklauf
in Verbindung steht.
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Vorteile der Erfindung
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Durch
die Integrierung der Nullförderdrossel in den Rücklaufstutzen,
welcher zum Anschließen einer Leitung des Rücklaufs
dient, kann die Bauteilanzahl der Leckageleitung, sowie die Anzahl
an Herstellungsschritten zum Ausbilden dieser Leitung mit Nullförderdrossel
gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert werden.
Denn bei einem Kraftstoffeinspritzsystem des Standes der Technik
wird die Nullförderdrossel der Leckageleitung zwischen
der Abzweigung von der Zuführleitung und dem Übergang
in den Rücklauf platziert. Somit muss die Nullförderdrossel
entlang der Leckageleitung als zusätzliches Bauteil ausgestaltet
und untergebracht werden. Im Gegensatz hierzu wird bei der erfindungsgemäßen
Lösung eine sehr kompakte Unterbringung im Bereich des
Rücklaufstutzens ermöglicht. Aufgrund der reduzierten
Bauteilanzahl wird des Weiteren gleichzeitig auch der Montageaufwand
vermindert. Schließlich kann durch das Einmünden der
Leckageleitung in einen Ringkanal im Bereich des Rücklaufstutzens
erreicht werden, dass stets ein Fließen der Leckagemenge
in den Rücklauf, unabhängig von der relativen
Winkelstellung des Rücklaufstutzens zur Leckageleitung
ermöglicht wird.
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Entsprechend
einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Innenbohrung
des Rücklaufstutzens nach Art einer Venturidüse
ausgebildet, wobei die Drosselbohrung im engsten Bereich dieser
Venturidüse einmündet. Eine Gestaltung der Innenbohrung des
Rücklaufstutzens als Venturidüse hat den Vorteil, dass
in der Drosselbohrung ein Unterdruck erzeugt wird, welcher zu einem
Ansaugen der Leckagemenge aus der Leckageleitung führt.
Hierdurch kann der Druck im Rücklauf vorteilhafterweise
erhöht und Saugventilöffnungsdrücke der
Hochdruckpumpe abgesenkt werden, gleichzeitig aber eine ausreichend hohe,
abführbare Leckagemenge dargestellt werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung mündet die Leckageleitung im
Bereich einer Mündung einer Aufnahmebohrung des Rücklaufstutzens
im Gehäuse in einen ersten Ringkanal ein. Dies hat den
Vorteil, dass der Einmündungsbereich der Leckageleitung
somit im Bereich des Gehäuses gut zugänglich ist
und damit der Fertigungsaufwand zum Ausbilden der Bohrung reduziert
ist. Denn während mit zunehmender Tiefe der Aufnahmebohrung
die Ausbildung einer hiervon in radialer Richtung abzweigenden Leckageleitung
zunehmend aufwendiger wird, kann im Mündungsbereich der
Aufnahmebohrung eine einfache Fertigung über ein Bohrwerkzeug
erfolgen.
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Es
ist eine weiterführende, vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung, dass zwischen dem ersten Ringkanal und der Drosselbohrung
ein zweiter Ringkanal platziert ist, welcher in axialer Richtung
unterhalb einer Schraubverbindung des Rücklaufstutzens
mit dem Gehäuse und in radialer Richtung zwischen Gehäuse
und Rücklaufstutzen ausgebildet ist und mit dem ersten
Ringkanal über einen, in der Schraubverbindung ausgeprägten
Bypass in Kontakt steht. Mittels einer derartigen Ausgestaltung
kann die Leckagemenge ungedrosselt entlang der Aufnahmebohrung des
Rücklaufstutzens zur Drosselbohrung gefördert
werden. Durch die Ausgestaltung eines Bypasses in der Schraubverbindung
wird dies zudem mit einem niedrigen, herstellungstechnischen Aufwand
erzielt.
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Unter
einem Bypass in der Schraubverbindung ist hierbei zu verstehen,
dass über den Umfang der Schraubverbindung zwischen Rücklaufstutzen und
Gehäuse zumindest an einer Stelle ein radialer Abstand
zwischen dem Gewinde des Stutzens und dem Gewinde der Aufnahmebohrung
ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise durch ein radiales Beistellen
des Gewindefräsers an der jeweiligen Stelle erzeugt werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung nehmen das Gehäuse und der
Rücklaufstutzen im Mündungsbereich der Aufnahmebohrung
und in axialer Richtung zwischen sich ein Dichtelement auf, das
den ersten Ringkanal in radialer Richtung begrenzt. Dies hat den Vorteil,
dass hierdurch eine einfache und gleichzeitig zuverlässige
Abdichtung des, im Mündungsbereich der Aufnahmebohrung
ausgebildeten Ringkanals erreicht werden kann.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung ist im Mündungsbereich der
Drosselbohrung seitens des Gehäuses ein weiterer Ringkanal
ausgebildet, der von dem davorliegenden Ringkanal über
einen, zwischen Rücklaufstutzen und Gehäuse ausgeformten
Spalt getrennt ist. Vorteilhafterweise ist der Spalt hierbei durch
einen, sich in Richtung des Gehäuses erstreckenden, umlaufenden
Bund am Rücklaufstutzen gebildet. Durch die Abkapselung
eines weiteren Ringkanals von dem davorliegenden Ringkanal über den
ausgeformten Spalt wird ein Filtereffekt hervorgerufen, über
welchen Partikel in der Leckagemenge zuverlässig von der
Drosselbohrung fern gehalten werden können. Mittels der
Gestaltung des Spaltes über einen umlaufenden Bund am Rücklaufstutzen kann
zudem die erreichbare Fertigungsgenauigkeit und der Aufwand zur
Fertigung des Spalts reduziert werden.
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Es
ist eine weitere, vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung,
dass der Rücklaufstutzen an einem, dem Gehäuse
zugewandten Ende einen O-Ring aufnimmt. Hierdurch kann ein unerwünschtes Gelangen
von Fluid aus dem Rücklauf vor die Drosselbohrung vermieden
werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Weitere,
die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend
gemeinsam mit der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
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Es
zeigen
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1 eine
schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Kraftstoffeinspritzsystems, und
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2 eine
detaillierte Schnittansicht im Bereich eines Rücklaufstutzens
aus 1.
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Ausführungsform der
Erfindung
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In 1 ist
eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen
Kraftstoffeinspritzsystems dargestellt. Bei diesem wird über
eine Förderpumpe 1 Fluid in Form von Kraftstoff
aus einem Vorratsbehälter 2 angesaugt und durch
einen Hauptfilter 3 gefiltert zu einer Hochdruckpumpe 4 gefördert.
Hierbei durchläuft der Kraftstoff einen Niederdruckbereich 5 der – hier
nur als Blackbox dargestellten – Hochdruckpumpe 4 und
wird im Anschluss daran einer Zumesseinheit 6 zugeführt.
Diese Zumesseinheit 6 dosiert die Kraftstoffmenge entsprechend
dem geforderten Bedarf der Brennkraftmaschine und fördert
die somit eingestellte Menge über eine Zuführleitung 7 zu
einem Hochdruckbereich 8 der Hochdruckpumpe 4.
Innerhalb des Hochdruckbereichs 8 wird der zugeführte
Kraftstoff dann auf dem Fachmann bekannte Art und Weise auf Hochdruck
verdichtet und anschließend zu einem – hier nur
teilweise dargestellten – Druckspeicher 9 geleitet,
aus welchem der unter Hochdruck stehende Kraftstoff zum Betrieb
der Brennkraftmaschine entnommen werden kann. Der Niederdruckbereich 5 der
Hochdruckpumpe 4 ist des Weiteren über einen Rücklauf 10 mit
dem Vorratsbehälter 2 verbunden, so dass über
diesen Weg Kraftstoff aus der Hochdruckpumpe 4 in den Vorratsbehälter 2 zurückströmen
kann.
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Bei
einem Betrieb der Brennkraftmaschine wird der unter Niederdruck
stehende und über die Förderpumpe 1 zur
Hochdruckpumpe 4 geleitete Kraftstoff durch die Zumesseinheit 6 entsprechend dem
jeweils aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine eingestellt
und über die Zuführleitung 7 in den Hochdruckbereich 8der
Hochdruckpumpe 4 eingespeist. Befindet sich die Brennkraftmaschine
jedoch im Schleppbetrieb, so sollte aufgrund der in diesem Fall
ausbleibenden Verbrennung von Kraftstoff keine Kraftstoffmenge dem
Hochdruckbereich 8 zugeführt werden. Hierzu wird
die Zumesseinheit 6 in einen vollständig geschlossenen
Zustand gebracht. Allerdings tritt selbst in diesem Zustand Leckage
auf, so dass Kraftstoff in die Zuführleitung 7 gelangt,
was bei einer Zuführung dieser Leckagemenge zur Hochdruckpumpe 4 zu
einer Kraftstoffhochdruckerzeugung und Förderung in den
Druckspeicher 9 führen würde. Insbesondere
bei einem längeren Schleppbetrieb der Brennkraftmaschine
würde hierdurch ein ungewollter Druckanstieg im Druckspeicher 9 hervorgerufen
werden. Aus diesem Grund zweigt von der Zuführleitung 7 eine
Leckageleitung 11 ab, über welche die Leckagemenge
der Zumesseinheit 6 in den Rücklauf 10 befördert
werden kann. Zu diesem Zweck steht die Leckageleitung 11 mit
dem Rücklauf 10 im Bereich eines Rücklaufstutzens 12 in
Verbindung, auf dessen genaueren Aufbau nunmehr eingegangen werden
soll.
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Aus 2 geht
eine Schnittdarstellung im Bereich des Rücklaufstutzens 12 hervor.
Wie hierbei zu erkennen ist, ist dieser in einer Aufnahmebohrung 13 eines
Gehäuses 14 platziert und über eine – hier nicht
näher dargestellte – Verschraubung 15 mit
dem Gehäuse 14 verbunden. Die Aufnahmebohrung 13 ist
hierbei koaxial zum Rücklauf 10 vorgesehen, so dass
in Kombination mit einer Innenbohrung 16 des Rücklaufstutzens 12 Kraftstoff
aus dem Inneren des Gehäuses 14 in den Rücklaufstutzen 12 befördert werden
kann. Dieser Kraftstoff kann dann im weiteren Verlauf des Rücklaufs 10 durch
Aufsetzen eines Verbindungselements auf den Rücklaufstutzen 12, beispielsweise
in Form eines Schlauchs oder eines Rohrs, weiterbefördert
werden.
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Als
Besonderheit bildet der Rücklaufstutzen 12 nun
in Zusammenspiel mit dem umliegenden Gehäuse 14 eine
Nullförderdrossel der Leckageleitung 11 aus. Hierbei
formt der Rücklaufstutzen 12 gemeinsam mit dem
Gehäuse 14 im Bereich einer Mündung der
Aufnahmebohrung 13 einen ersten Ringkanal 17 aus,
der in radialer Richtung durch ein, zwischen Rücklaufstutzen 12 und
Gehäuse 14 platziertes Dichtelement 18 begrenzt
ist. In diesen ersten Ringkanal 17 mündet eine
Erstreckungsbohrung 19 der Leckageleitung 11 ein,
so dass die in der Leckageleitung 11 befindliche Kraftstoffmenge
dem ersten Ringkanal 17 zugeführt werden kann.
Die Verlegung der Zuführung in den Bereich der Mündung
der Aufnahmebohrung 13 hat dabei den Vorteil, dass der
Bereich der Erstreckungsbohrung 19 zur Fertigung gut zugänglich
ist.
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Der
erste Ringkanal 17 steht im weiteren Verlauf über
einen, in der Schraubverbindung 15 ausgeprägten
Bypass 20 mit einem zweiten Ringkanal 21 in Verbindung,
der erneut zwischen Rücklaufstutzen 12 und Gehäuse 14 ausgebildet
ist und in axiale Richtung unterhalb der Schraubverbindung 15 liegt. Der
Bypass 20 wird hierbei in der Schraubverbindung 15 ausgebildet,
indem bei einer Fertigung des Gewindes in der Aufnahmebohrung 13 der
Gewindefräser in diesem Bereich radial beigestellt wird.
Hierdurch wird in diesem Bereich ein radialer Abstand zwischen dem
Gewinde des Rücklaufstutzens 12 und dem Gewinde
in der Aufnahmebohrung 13 erzeugt, über welchen
die Leckagemenge druckverlustfrei vom ersten Ringkanal 17 in
den zweiten Ringkanal 21 strömen kann.
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Der
zweite Ringkanal 21 ist wiederum über einen, durch
Rücklaufstutzen 12 und Gehäuse 14 ausgeprägten
Spalt 22 von einem dritten Ringkanal 23 getrennt,
welcher im Mündungsbereich einer im Rücklaufstutzen 12 ausgeprägten
und in radialer Richtung verlaufenden Drosselbohrung 24 vorgesehen
ist. Hierbei wird der Spalt 22 durch einen umlaufenden
Bund 25 am Rücklaufstutzen 12 gebildet
und sorgt für eine Filterung des, aus dem zweiten Ringkanal 21 in
den dritten Ringkanal 23 strömenden Kraftstoffs.
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Die
Drosselbohrung 24 mündet in die Innenbohrung 16 des
Rücklaufstutzens 12 ein, wobei die Innenbohrung 16 in
diesem Bereich nach Art einer Venturidüse 26 ausgestaltet
ist. Dabei ist die Einmündung der Drosselbohrung 24 im
engsten Bereich dieser Venturidüse 26 platziert,
so dass durch den, über den Rücklauf 10 strömenden
Kraftstoffstrom ein Unterdruck im Bereich der Drosselbohrung 24 hervorgerufen
wird, was zu einem Ansaugen der Leckagemenge aus den Ringkanälen 17, 21 und 23 und
damit auch aus der Leckageleitung 11 führt. Um
hierbei ein Hineingelangen von Kraftstoff aus dem Rücklauf 10 in
den dritten Ringkanal 23 zu unterbinden, nimmt der Rücklaufstutzen 12 an
seinem, dem Gehäuse 14 zugewandten Ende einen
O-Ring 27 auf.
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Mittels
der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Kraftstoffeinspritzsystems
kann somit eine Nullförderdrossel einer Leckageleitung 11 platzsparend
und unter Einsparung von Bauteilen im Bereich eines Rücklaufstutzens 12 integriert werden.
Hierdurch lassen sich insbesondere der Herstellungs-, sowie der
Montageaufwand reduzieren. Hierbei ist die Erfindung allerdings
nicht beschränkt auf die im Vorfeld beschriebene Ausführungsform.
Vielmehr ist es ebenso denkbar, die Leckageleitung 11 bereits
auf Höhe des zweiten Ringkanals 21 einmünden
zu lassen, so dass der Bypass 20 der Schraubverbindung 15 entfallen
kann. Hierbei muss die Erstreckungsbohrung 19 der Leckageleitung 11 unter
Umständen mittels einer Durchbohrung des Gehäuses 14 auf
der gegenüberliegenden Seite der Aufnahmebohrung 13
hergestellt
werden, wobei diese Durchbohrung anschließend wieder zu
verschließen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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