DE102009054554A1

DE102009054554A1 - Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE102009054554A1
Application number: DE102009054554A
Authority: DE
Inventors: Josef Frank; Friedrich Boecking; Alexander Fuchs
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2011-06-16
Also published as: WO2011069714A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere ein Common Rail Einspritzsystem, welches eine Hochdruckpumpe, eine elektrische Vorförderpumpe mit einem Motor und einen Filter aufweist, wobei die Vorförderpumpe Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter fördert und der Hochdruckpumpe zuführt, wobei die elektrische Vorförderpumpe eine Steuereinrichtung aufweist, welche den Motor steuert, um beim Abstellen des Motors eine Drehrichtungsumkehr durchzuführen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Im Stand der Technik sind Kraftstoffeinspritzsysteme, z. B. Common-Rail-Systeme bekannt, die eine Hochdruckpumpe zum Bereitstellen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff an einen Kraftstoffspeicher und eine Vorförderpumpe aufweisen, wobei die Vorförderpumpe den Kraftstoff von einem Kraftstofftank zu der Hochdruckpumpe fördert.
Eine derartige Vorförderpumpe ist beispielsweise aus WO 01/53686 A bekannt. Das dortige Kraftstoffzumesssystem weist eine Vorförderpumpe und eine Hochdruckpumpe auf. Die Vorförderpumpe fördert Kraftstoff in einen Niederdruckbereich des Kraftstoffzumesssystems, und die Hochdruckpumpe fördert den Kraftstoff in einen Hochdruckbereich des Kraftstoffzumesssystems. Zwischen der Vorförderpumpe und der Hochdruckpumpe ist ein Steuerventil vorgesehen, über welches die Kraftstoffmenge, die der Hochdruckpumpe zugeführt wird, von einem Steuergerät der Brennkraftmaschine geregelt wird. Zwischen der Vorförderpumpe und dem Steuerventil ist darüber hinaus ein Kraftstofffilter angeordnet.
Darüber hinaus ist es bei den aus dem Stand der Technik bekannten Hochdruckeinspritzsystemen üblich, zusätzlich zu dem feinen Haupt-Kraftstofffilter, der zwischen Vorförderpumpe und Hochdruckpumpe angeordnet ist, vor der Vorförderpumpe einen groben Vorfilter anzuordnen. Würde der Hauptfilter anstelle des Vorfilters an der Saugseite der Vorförderpumpe angeordnet, so dass ein Vorfilter eingespart werden kann, hätte dies aufgrund einer Verschmutzung des Filters einen hohen und unerwünschten Druckabfall zur Folge. Die Funktion der Vorförderpumpe würde hierdurch stark beeinträchtigt und die Förderung der notwendige Fördermenge wäre nicht gewährleistet.
Nachteilig bei einer derartigen Konfiguration eines Kraftstoffeinspritzsystems sind somit die hohen Kosten, die einerseits durch den zusätzlich benötigten saugseitigen Vorfilter und andererseits durch zusätzliche Kraftstoffzumesseinrichtungen entstehen.
Daher ist es wünschenswert, ein kostengünstigeres Kraftstoffeinspritzsystem zu schaffen.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, für eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, welches eine Hochdruckpumpe, eine elektrische Vorförderpumpe mit einem Motor und einen Filter aufweist, wobei die Vorförderpumpe Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter fördert und der Hochdruckpumpe zuführt, wobei die elektrische Vorförderpumpe eine Steuereinrichtung aufweist, welche den Motor steuert, um beim Abstellen des Motors eine Drehrichtungsumkehr durchzuführen. Hierdurch wird der Filter periodisch, d. h. beim Abstellen des Motors, gereinigt, und Schmutzpartikel, die sich im Filter während des Pumpbetriebs abgelagert haben, werden zurück in den Kraftstofftank befördert. Weil ein zusätzlicher Vorfilter entfällt, können erhebliche Kosten eingespart werden. Auch kann auf einen periodischen Austausch des Filters verzichtet werden, was die Kosten weiter reduziert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Filter saugseitig der elektrischen Vorförderpumpe angeordnet.
Gemäß noch einer bevorzugten Ausführungsform fließt durch die Drehrichtungsumkehr Kraftstoff von der elektrischen Vorförderpumpe durch den Filter zurück in den Kraftstoffbehälter. Dies bewirkt eine effektive Reinigung des Filters von Schmutzpartikeln, die sich während der Kraftstoffförderung darin ablagern.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Drehrichtungsumkehr bei jedem Abstellen des Motors durchgeführt. Somit wird auf vorteilhafte Weise eine regelmäßige Reinigung erzielt.
Vorzugsweise ist die elektrische Vorförderpumpe ausgestaltet, um die Menge des der Hochdruckpumpe zugeführten Kraftstoffs zu regeln. Durch diese Ausführungsform können weitere Kosten eingespart werden, da eine zusätzliche Kraftstoffzumesseinrichtung, welche entweder zwischen der Vorförderpumpe und der Hochdruckpumpe vorgesehen ist, oder in die Hochdruckpumpe integriert ist, ebenfalls entfällt.
Noch bevorzugter ist es, wenn die Steuereinrichtung der Vorförderpumpe die Mengenregelung des Kraftstoffs ausführt, so dass der Hochdruckpumpe nur eine notwendige Kraftstofffördermenge zugeführt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Filter unmittelbar mechanisch an die elektrische Vorförderpumpe angekoppelt. Hierdurch werden die Kosten weiter reduziert, da eine Leitung zwischen der elektrischen Vorförderpumpe und dem Filter eingespart wird.
Gemäß noch einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kraftstoffeinspritzsystem weiterhin einen Hochdruckspeicher und eine Vielzahl von Injektoren auf.
Darüber hinaus besteht die notwendige Kraftstofffördermenge vorzugsweise aus der Einspritzmenge und Leckagemenge der Injektoren und der Hochdruckpumpe und aus der Spülmenge der Hochdruckpumpe.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Filter druckseitig der elektrischen Vorförderpumpe angeordnet. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass auch auf ein üblicherweise in dem Kraftstoffeinspritzsystem angeordnetes Überdruckventil verzichtet werden kann, da dessen Funktion durch die elektrische Vorförderpumpe übernommen werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
1A ein Hydraulikschema eines Teils eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß dem Stand der Technik;
1B ein Drehzahl-Zeit-Diagramm einer Vorförderpumpe gemäß dem Stand der Technik;
2A ein Hydraulikschema eines Teils eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß einer Ausführungsform; und
2B ein Drehzahl-Zeit-Diagramm einer Vorförderpumpe gemäß einer Ausführungsform.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1A ist ein Hydraulikschema eines Teils eines Kraftstoffeinspritzsystems 1 einer Brennkraftmaschine gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Eine Vorförderpumpe 2 pumpt Kraftstoff von einem Kraftstoffbehälter 3 über eine Leitung 4 zu einer Hochdruckpumpe 5. Der durch die Hochdruckpumpe 5 geförderte Kraftstoff wird über eine Hochdruckleitung 6 in einen Hochdruckspeicher 12 gefördert. Von dem Hochdruckspeicher 12 kann Kraftstoff über Injektoren 13 in einen nicht dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt werden. Bei der hier dargestellten Anordnung eines Kraftstoffeinspritzsystems 1 gemäß dem Stand der Technik ist vor der Vorförderpumpe 2 ein grober Vorfilter 7 im Kraftstoffbehälter 3 angeordnet, durch welchen eine grobe Vorfilterung des Kraftstoffs erzielt wird, bevor er in die Vorförderpumpe 2 eintritt. Hinter der Vorförderpumpe 2 bzw. zwischen der Vorförderpumpe 2 und der Hochdruckpumpe 5 ist ein weiterer Filter 8, der als feiner Hauptfilter wirkt, angeordnet, der den Kraftstoff effektiv auch von feinen Schmutzpartikeln, Paraffinabscheidungen oder anderen unerwünschten Fremdstoffen reinigt, bevor er in die Hochdruckpumpe 5 eintritt.
1B ist ein Drehzahl-Zeit-Diagramm der Vorförderpumpe 2 gemäß dem Stand der Technik, welche in 1A dargestellt ist. Der schraffierte Bereich 9 kennzeichnet dabei den Drehzahlbereich, in welchem die Vorförderpumpe 2 arbeitet.
2A ist ein Hydraulikschema eines Teils eines Kraftstoffeinspritzsystems 1 gemäß einer Ausführungsform. Im Gegensatz zu dem in 1A dargestellten Kraftstoffeinspritzsystem 1 ist hier lediglich ein einziger Filter 8 vorgesehen, der saugseitig der Vorförderpumpe 2 in dem Kraftstoffbehälter 3 angeordnet ist. Ein Vorfilter, wie er in dem Kraftstoffeinspritzsystem 1 gemäß 1A verwendet wird, ist nicht notwendig, da die Vorförderpumpe 2 gemäß der Ausführungsform eine Steuereinrichtung 11 aufweist, welche den Motor der Vorförderpumpe 2 steuert, um beim Abstellen des Motors eine Drehrichtungsumkehr durchzuführen. Die Steuereinrichtung 11 ist auch ausgelegt, um die Regelung der Zumessung des geförderten Kraftstoffs zu der Hochdruckpumpe 5 durchzuführen. Die Regelung der Vorförderpumpe 2 wird derart ausgeführt, dass der Hochdruckpumpe 5 nur die notwendige Fördermenge zugeführt wird. Diese besteht aus der Einspritzmenge und Leckagemenge der Injektoren und der Hochdruckpumpe 5 und der Spülmenge der Hochdruckpumpe 5. Darüber hinaus kann der Filter 8 in einer weiteren Ausführungsform, welche hier nicht dargestellt ist, außerhalb des Kraftstoffbehälters 3 saugseitig oder druckseitig der Vorförderpumpe 2 angeordnet sein. Auch ist es möglich, den Filter 8 direkt bzw. unmittelbar, d. h. ohne Vorsehen einer Leitung 4 zwischen dem Filter 8 und der Vorförderpumpe 2, an die Vorförderpumpe 2 anzukoppeln. Die Ankopplung erfolgt dabei mechanisch, wobei in der Vorförderpumpe 2 und dem Filter 8 jeweils eine Bohrung ausgeführt ist.
2B ist ein Drehzahl-Zeit-Diagramm einer Vorförderpumpe 2 gemäß der in 2A dargestellten Ausführungsform. Wie erkennbar ist, kennzeichnet der durch Bezugszeichen 9 dargestellte schraffierte Bereich den Drehzahlbereich der Vorförderpumpe 2, wenn sie im normalen Pumpbetrieb arbeitet, um Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 3 zu der Hochdruckpumpe 5 zu fördern. Beim Abstellen des Motors und somit beim Einstellen der Kraftstoffförderung steuert die Steuereinrichtung 11 den Motor an, um eine Drehrichtungsumkehr auszuführen. Dabei wird der Kraftstoff in die zu der Pumprichtung umgekehrte Richtung gefördert, d. h. von der Vorförderpumpe 2 zu dem Filter 8 zurück in den Kraftstoffbehälter 3.
Dadurch wird der Filter 8 gereinigt, und in dem Filter 8 vorhandene Schmutzpartikel werden zurück in den Kraftstoffbehälter 3 befördert, wobei die Spülmenge aus dem Rücklauf verwendet wird.
Insgesamt betrachtet wird durch die erfindungsgemäße Konfiguration ein besonders kostengünstiges Kraftstoffeinspritzsystem 1 bereitgestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 01/53686 A [0003]

Claims

Kraftstoffeinspritzsystem (1), insbesondere Common-Rail-Einspritzsystem, für eine Brennkraftmaschine, welches eine Hochdruckpumpe (5), eine elektrische Vorförderpumpe (2) mit einem Motor und einen Filter (8) aufweist, wobei die Vorförderpumpe (2) Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter (3) fördert und der Hochdruckpumpe (5) zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Vorförderpumpe (2) eine Steuereinrichtung (11) aufweist, welche den Motor steuert, um beim Abstellen des Motors eine Drehrichtungsumkehr durchzuführen.
Kraftstoffeinspritzsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (8) saugseitig der elektrischen Vorförderpumpe (2) angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Drehrichtungsumkehr Kraftstoff von der elektrischen Vorförderpumpe (2) durch den Filter (8) zurück in den Kraftstoffbehälter (3) fließt.
Kraftstoffeinspritzsystem (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtungsumkehr bei jedem Abstellen des Motors durchgeführt wird.
Kraftstoffeinspritzsystem (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Vorförderpumpe (2) ausgestaltet ist, um die Menge des der Hochdruckpumpe (5) zugeführten Kraftstoffs zu regeln.
Kraftstoffeinspritzsystem (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, die Steuereinrichtung (11) der Vorförderpumpe (2) die Mengenregelung des Kraftstoffs ausführt, so dass der Hochdruckpumpe (5) nur eine notwendige Kraftstofffördermenge zugeführt wird.
Kraftstoffeinspritzsystem (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (8) unmittelbar mechanisch an die elektrische Vorförderpumpe (2) angekoppelt ist.
Kraftstoffeinspritzsystem (1) einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffeinspritzsystem (1) weiterhin einen Hochdruckspeicher (12) und eine Vielzahl von Injektoren (13) aufweist.
Kraftstoffeinspritzsystem (1) Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die notwendige Kraftstofffördermenge aus der Einspritzmenge und Leckagemenge der Injektoren (13) und der Hochdruckpumpe (5) und aus der Spülmenge der Hochdruckpumpe (5) besteht.
Kraftstoffeinspritzsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (8) druckseitig der elektrischen Vorförderpumpe (2) angeordnet ist.