DE102010003517A1 - Kraftstofffördereinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstofffördereinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Es wird eine Kraftstofffördereinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen mit einer Förderpumpe (5) und einer Hochdruckpumpe (1), wobei durch die Förderpumpe (5) Kraftstoff zur Hochdruckpumpe (1) gefördert wird und durch die Hochdruckpumpe (1) Kraftstoff in einen Hochdruckbereich (9) gefördert wird. Zwischen der Förderpumpe (5) und der Hochdruckpumpe (1) ist eine Kraftstoffzumesseinrichtung (19) angeordnet zur variablen Einstellung der von der Hochdruckpumpe (1) angesaugten Kraftstoffmenge. Von der Verbindung zwischen der Förderpumpe (5) und der Kraftstoffzumesseinrichtung (19) führt eine Entlastungsverbindung (58) ab, die durch ein Überströmventil (20) gesteuert wird, das ein durch wenigstens eine Ventilfeder (56) in Schließrichtung beaufschlagtes Ventilglied (55) aufweist, das abhängig vom in der Verbindung zwischen der Förderpumpe (5) und der Hochdruckpumpe (1) herrschenden Druck Kraftstoff in die Entlastungsverbindung (58) absteuert. Die von der Förderpumpe (5) geförderte Kraftstoffmenge ist variabel einstellbar. Durch eine elektrische Steuereinrichtung (40) werden die Förderpumpe (5) und die Kraftstoffzumesseinrichtung (19) angesteuert. Die Förderpumpe (5) ist in einem ersten Betriebsbereich betreibbar, in dem die Fördermenge der Förderpumpe (5) nur wenig höher ist als die Summe der von der Hochdruckpumpe (1) angesaugten und zu deren Schmierung erforderlichen Kraftstoffmenge ist und die über die Entlastungsverbindung (58) im ersten Betriebsbereich abfließende Kraftstoffmenge ist so groß, dass kein oder nur ein geringer Druckanstieg in der Verbindung zwischen der Förderpumpe (5) und der Kraftstoffzumesseinrichtung (19) bewirkt wird. Die Förderpumpe (5) ist in einem zweiten Betriebsbereich betreibbar, in dem die Fördermenge der Förderpumpe (5) höher ist als im ersten Betriebsbereich und die über die Entlastungsverbindung (58) im zweiten Betriebsbereich abfließende Kraftstoffmenge ist so groß ist, dass ein größerer Druckanstieg in der Verbindung zwischen der Förderpumpe (5) und der Kraftstoffzumesseinrichtung (19) bewirkt wird als im ersten Betriebsbereich.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Kraftstofffördereinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.
  • Eine solche Kraftstofffördereinrichtung ist durch die DE 10 2008 043 643 A1 bekannt. Diese Kraftstofffördereinrichtung weist eine Förderpumpe und wenigstens eine Hochdruckpumpe auf. Durch die Förderpumpe wird Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter zur Saugseite der wenigstens einen Hochdruckpumpe gefördert. In der Verbindung zwischen der Förderpumpe und der Hochdruckpumpe ist eine Kraftstoffzumesseinrichtung angeordnet, durch die die von der Hochdruckpumpe angesaugte Kraftstoffmenge variabel eingestellt werden kann. Von der Verbindung zwischen der Förderpumpe und der Kraftstoffzumesseinrichtung führt eine Entlastungsverbindung zu einem Entlastungsbereich ab, die durch ein Überströmventil gesteuert wird. Das Überströmventil weist ein durch eine Ventilfeder in Schließrichtung beaufschlagtes Ventilglied auf, wobei die Charakteristik des Überströmventils üblicherweise so gewählt ist, dass der in der Verbindung zwischen der Förderpumpe und der Kraftstoffzumesseinrichtung herrschende Druck auch bei unterschiedlicher Einstellung der Kraftstoffzumesseinrichtung und damit unterschiedlicher Kraftstoffansaugmenge der Hochdruckpumpe möglichst nur wenig schwankt. Das Überströmventil weist dabei eine steile Kennlinie auf, das bedeutet, dass bereits bei einer geringen Druckänderung in der Verbindung zwischen der Förderpumpe und der Kraftstoffzumesseinrichtung sich die Durchflussmenge durch das Überströmventil stark ändert. in bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine kann es jedoch vorteilhaft sein den in der Verbindung zwischen der Förderpumpe und der Kraftstoffzumesseinrichtung herrschenden Druck gezielt zu erhöhen. Hierzu sind bei der bekannten Kraftstofffördereinrichtung zusätzliche Maßnahmen mit schaltbaren Ventilen oder Drosseleinrichtungen vorgesehen, die jedoch zu einem erhöhten Aufwand und damit auch hohen Kosten führen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Kraftstofffördereinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass ohne zusätzliche Bauteile durch eine Erhöhung der von der Förderpumpe geförderten Kraftstoffmenge eine Erhöhung des in der Verbindung zwischen der Förderpumpe und der Kraftstoffzumesseinrichtung herrschenden Drucks ermöglicht ist.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Die Ausbildungen gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3 ermöglichen auf einfache Weise die Realisierung der beiden unterschiedlichen Durchflusscharakteristiken des Überströmventils und damit der beiden Betriebszustände. Durch die gemäß Anspruch 5 vorgesehene Drosselstelle können ebenfalls die beiden unterschiedlichen Durchflusscharakteristiken für die Entlastungsverbindung und damit die beiden Betriebszustände erreicht werden, wobei ein übliches Überströmventil verwendet werden kann. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 6 kann die Änderung der Durchflusscharakteristik des Überströmventils weiter verbessert werden.
  • Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer Kraftstofffördereinrichtung, 2 ein Überströmventil der Kraftstofffördereinrichtung in vergrößerter Darstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 3 ein Überströmventil der Kraftstofffördereinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, 4 eine Entlastungsverbindung der Kraftstofffördereinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und 5 ein Diagramm für die Durchflusscharakteristik des Überströmventils bzw. der Entlastungsverbindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In 1 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer Kraftstofffördereinrichtung in vereinfachter Darstellung gezeigt. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfasst unter anderem wenigstens eine Hochdruckpumpe 1 und einen Kraftstoffvorratsbehälter 3, aus dem eine Förderpumpe 5 Kraftstoff zur Saugseite der Hochdruckpumpe 1 fördert. In der Verbindung zwischen der Förderpumpe 5 und der Hochdruckpumpe 1 ist ein Kraftstofffilter 7 angeordnet. Die Förderpumpe 5 kann getrennt von der Hochdruckpumpe 1 angeordnet sein, beispielsweise im Kraftstoffvorratsbehälter 3 oder in einer hydraulischen Leitung zwischen dem Kraftstoffvorratsbehälter 3 und der Hochdruckpumpe 1. Alternativ kann die Förderpumpe 5 auch an der Hochdruckpumpe 1 angeordnet sein, beispielsweise an diese angebaut oder in diese integriert. Die Hochdruckpumpe 1 fördert Kraftstoff in einen Hochdruckbereich, in dem ein Hochdruckspeicher 9 vorgesehen sein kann, an dem ein Drucksensor 10 und gegebenenfalls ein elektrisch betätigtes Druckbegrenzungsventil 11 angeordnet ist An den Hochdruckspeicher 9 ist wenigstens ein Injektor angeschlossen, der in 1 nicht dargestellt ist.
  • Das Druckbegrenzungsventil 11 mündet in eine Rücklaufleitung 13, in die auch die Leckagemengen der nicht dargestellten Injektoren abgeführt werden. Die Rücklaufleitung 13 mündet bei diesem Ausführungsbeispiel in den Kraftstoffvorratsbehälter 3 und treibt dort eine Strahlpumpe 4 an.
  • Die Hochdruckpumpe 1 ist über einen Kraftstoffzulauf 15, den Filter 7 und die Förderpumpe 5 hydraulisch mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 3 verbunden. Stromabwärts der Förderpumpe 5 kann an den Kraftstoffzulauf 15 über eine Verbindung 14 ein Kraftstoffinjektor 16 angeschlossen sein. Durch den Kraftstoffinjektor 16 kann bei Bedarf Kraftstoff in den Abgasbereich (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine eingespritzt werden. Durch die gezielte Einspritzung von Kraftstoff in den Abgasbereich an einer stromaufwärts einer Abgasnachbehandlungseinrichtung wie beispielsweise eines Partikelfilters gelegenen Stelle, kann die Funktion, beispielsweise Regenerierung des Partikelfilters, ausgelöst oder unterstützt werden.
  • Der Kraftstoffzulauf 15 verbindet eine Druck- oder Förderseite der Förderpumpe 5 mit einem Innenraum 17 des Pumpengehäuses der Hochdruckpumpe 1, so dass der gesamte Förderstrom der Förderpumpe 5 in den Innenraum 17 gelangt. Eine Verbindungsleitung 18 stellt eine hydraulische Verbindung zwischen dem Innenraum 17 des Pumpengehäuses einerseits sowie einer Kraftstoffzumesseinrichtung 19 und der Rücklaufleitung 13 andererseits her. Zwischen der Verbindungsleitung 18 und der Rücklaufleitung 13 ist ein Überströmventil 20 angeordnet. Die Verbindung 14 zum Kraftstoffinjektor 16 führt vom Kraftstoffzulauf 15 zwischen der Förderpumpe 5 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 19 ab.
  • Die Kraftstoffzumesseinrichtung 19 dient dazu, die von einem oder mehreren Pumpenelementen 21 der Hochdruckpumpe 1 angesaugte Kraftstoffmenge und damit auch deren Fördermenge variabel einzustellen. Dazu werden die Saugseiten der Pumpenelemente 21 über eine Verteilleitung 23 mit dem Ausgang der Kraftstoffzumesseinrichtung 19 hydraulisch verbunden. Die Kraftstoffzumesseinrichtung 19 kann als Proportionalventil ausgebildet sein, das bedarfsabhängig einen variablen Durchflussquerschnitt einstellt, oder als Taktventil, das bedarfsabhängig getaktet geöffnet und geschlossen wird. Die Kraftstoffzumesseinrichtung 19 wird dabei von einer elektronischen Steuereinrichtung 40 derart angesteuert, dass im Hochdruckspeicher 9 ein vorgegebener Druck erzeugt wird. Der Drucksensor 10 des Hochdruckspeichers 9 ist mit der Steuereinrichtung 40 verbunden, so dass diese ein Signal für den im Hochdruckspeicher 9 herrschenden Druck erhält.
  • Die Pumpenelemente 21 bestehen im wesentlichen aus Saugventilen 25, hochdruckseitigen Rückschlagventilen 27 und einem Kolben 29, der in einer Zylinderbohrung (ohne Bezugszeichen) oszilliert. Die Kolben 29 der Pumpenelemente 21 werden beispielsweise über Rollenstößel 31 von Nocken 33 einer Antriebswelle 35 angetrieben. Die Pumpenelemente 21 fördern unter hohem Druck stehenden Kraftstoff über eine Hochdruckleitung 34 in den Hochdruckspeicher 9.
  • Die Nocken 33 sind Teil einer Antriebswelle 35, die zu beiden Seiten der Nocken 33 in einem ersten Lager und in einem zweiten Lager in einem Pumpengehäuse (nicht dargestellt) drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 35 ist in dem Innenraum 17 des Pumpengehäuses angeordnet. Die Lager der Antriebswelle 35 werden zwangsweise von einem Teilstrom des von dem Kraftstoffzulauf 15 in den Innenraum 17 des Pumpengehäuses strömenden Kraftstoffs durchströmt und sind in dem Blockschaltbild gemäß 1 als Drosselstellen dargestellt. Das erste Lager hat in 1 das Bezugszeichen 39, während das zweite Lager mit dem Bezugszeichen 41 versehen wurde.
  • Das Überströmventil 20 kann wie in 1 dargestellt stromabwärts des Innenraums 17 der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 angeordnet sein. Alternativ kann das Überströmventil 20 auch stromaufwärts vor dem Innenraum 17 der Hochdruckpumpe 1 angeordnet sein. Das Überströmventil 20 umfasst ein Ventilglied in Form eines Steuerkolbens 55, der durch eine Ventilfeder 56 in Schließrichtung beaufschlagt ist und eine Leckageleitung 57. Die Leckageleitung 57 führt von dem Raum 59 des Überströmventils 20 ab, in dem die Ventilfeder 56 angeordnet ist. Durch das Überströmventil 20 wird eine Verbindung 58 zu einem Entlastungsbereich gesteuert, der beispielsweise ein Rücklauf 60 zum Kraftstoffvorratsbehälter 3 sein kann. Durch das Überströmventil 20 ist somit der Bereich zwischen der Förderpumpe 5 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 19 mit dem Entlastungsbereich verbindbar.
  • Die Förderpumpe 5 weist vorzugsweise einen elektrischen Antrieb 62 auf, der durch die Steuereinrichtung 40 variabel angesteuert wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Antrieb 62 durch die Steuereinrichtung 40 in einem ersten Betriebsbereich so angesteuert wird, dass die Förderpumpe 5 eine Kraftstoffmenge fördert, die nur wenig höher ist als die Kraftstoffmenge, die durch die Hochdruckpumpe 1 angesaugt und in den Hochdruckspeicher 9 gefördert wird, um im Hochdruckspeicher 9 einen vorgegebenen Druck zu erzeugen. Zusätzlich muss durch die Förderpumpe 5 auch die Kraftstoffmenge gefördert werden, die die Lager 39 und 41 zu deren Schmierung und Kühlung durchströmt und die nachfolgend als Lagermenge bezeichnet wird. Die erforderliche Lagermenge kann abhängig von der Temperatur des Kraftstoffs und der Belastung der Hochdruckpumpe 1 unterschiedlich sein. Der Überschuss der von der Förderpumpe 5 geförderten Kraftstoffmenge gegenüber der Summe der von der Hochdruckpumpe 1 angesaugten Kraftstoffmenge und der Lagermenge wird über das Überströmventil 20 und die Entlastungsverbindung 58 in den Entlastungsbereich abgesteuert. Die Durchflusscharakteristik durch die Entlastungsverbindung 58 ist so bestimmt, dass im ersten Betriebsbereich die von der Förderpumpe 5 geförderte Überschussmenge gegenüber der Summe der von der Hochdruckpumpe 1 angesaugten Kraftstoffmenge und der Lagermenge zu keinem oder nur einem geringen Druckanstieg in der Verbindung zwischen der Förderpumpe 5 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 19 fuhrt. Dies bedeutet, dass bei zunehmender von der Förderpumpe 5 geförderter Kraftstoffmenge die über das Überströmventil 20 in die Entlastungsverbindung 58 abgesteuerte Kraftstoffmenge stark zunimmt. In 5 ist ein Diagramm dargestellt, in dem der Durchfluss Q durch die Entlastungsverbindung 58 über dem zwischen der Förderpumpe 5 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 19 herrschenden Druck p dargestellt ist. Die Durchflusscharakteristik der Entlastungsverbindung 58 weist im ersten Betriebsbereich eine steile Kennlinie A bzw. A' auf, wie dies in 5 dargestellt ist.
  • In einem zweiten Betriebsbereich wird der Antrieb 62 der Förderpumpe so angesteuert, dass die Förderpumpe 5 eine Kraftstoffmenge fördert, die wesentlich höher ist als die Summe der Kraftstoffmenge, die durch die Hochdruckpumpe 1 angesaugt und in den Hochdruckspeicher 9 gefördert wird, um im Hochdruckspeicher 9 einen vorgegebenen Druck zu erzeugen, und der Lagermenge. Der Überschuss der von der Förderpumpe 5 geförderten Kraftstoffmenge gegenüber der Summe der von der Hochdruckpumpe 1 angesaugten Kraftstoffmenge und der Lagermenge wird wiederum über das Überströmventil 20 und die Verbindung 58 in den Entlastungsbereich abgesteuert. Die Durchflusscharakteristik durch die Entlastungsverbindung 58 ist so bestimmt, dass im zweiten Betriebsbereich die von der Förderpumpe 5 geförderte Überschussmenge gegenüber der Summe der von der Hochdruckpumpe 1 angesaugten Kraftstoffmenge und der Lagermenge zu einem wesentlichen Druckanstieg in der Verbindung zwischen der Förderpumpe 5 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 19 führt. Dies bedeutet, dass bei zunehmender von der Förderpumpe 5 geförderter Kraftstoffmenge die über das Überströmventil 20 in die Entlastungsverbindung 58 abgesteuerte Kraftstoffmenge nicht oder nur wenig zunimmt. Die Durchflusscharakteristik der Entlastungsverbindung 58 weist somit im zweiten Betriebsbereich eine flache Kennlinie B bzw. B' auf, wie in, 5 dargestellt.
  • Nachfolgend werden mögliche Ausführungen des Überströmventils 20 bzw. der Entlastungsverbindung 58 beschrieben, mit denen die in 5 dargestellten unterschiedlichen Kennlinien A bzw. A' und B bzw. B' in den beiden Betriebsbereichen erreicht werden können.
  • In 2 ist das Überströmventil 20 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vergrößert dargestellt. Die Ventilfeder 56 ist dabei so ausgebildet, dass diese eine progressive, nicht lineare Federkennlinie aufweist Die Ventilfeder 56 ist beispielsweise als Schraubendruckfeder ausgebildet und weist in einem Abschnitt L1 eine geringe Federsteifigkeit und in einem Abschnitt 12 eine größere Federsteifigkeit auf. Wenn die von der Förderpumpe 5 geförderte Kraftstoffmenge steigt und zu einem Druckanstieg in der Verbindung zwischen der Förderpumpe 5 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 19 führt, so öffnet das Überströmventil 20, indem sich dessen Steuerkolben 55 gegen die Ventilfeder 56 in Öffnungsrichtung bewegt. Im ersten Betriebsbereich wird bei der Öffnungsbewegung des Steuerkolbens 55 im wesentlichen nur der Abschnitt L1 der Ventilfeder 56 komprimiert. Durch die geringe Federsteifigkeit im Abschnitt L1 führt bereits ein relativ geringer Druckanstieg vor dem Überströmventil 20 zu einem relativ großen Öffnungshub des Steuerkolbens 55 und somit zu einem relativ großen Durchflussquerschnitt durch das Überströmventil 20, so dass die steile Kennlinie A gemäß 5 erreicht wird. Der in der Verbindung zwischen der Förderpumpe 5 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 19 im ersten Betriebsbereich herrschende Druck kann beispielsweise etwa 2 bis 6 bar betragen.
  • Nach einem bestimmten Öffnungshub des Steuerkolbens 55 ist der Federweg des ersten Abschnitts L1 der Ventilfeder 56 aufgebraucht, indem beispielsweise die Ventilfeder 56 im Abschnitt L1 auf Block geht, und ein weiterer Öffnungshub des Steuerkolbens 55 ist nur durch Komprimierung des zweiten Abschnitts 12 der Ventilfeder 56 möglich. Der zweite Abschnitt 12 weist eine größere Federsteifigkeit auf als der erste Abschnitt L1, so dass nun bei weiterer Erhöhung der von der Förderpumpe 5 geförderten Kraftstoffmenge und erfolgendem Druckanstieg vor dem Überströmventil 20 der Steuerkolben 55 gegen die hohe Kraft des zweiten Abschnitts L2 der Ventilfeder 56 bewegt werden muss. Für einen weiteren Öffnungshub des Steuerkolbens 55 ist dann eine überproportional zunehmende Öffnungskraft auf den Steuerkolben 55 erforderlich. Dies führt dazu, dass der vom Überströmventil 20 freigegebene Durchflussquerschnitt nur noch wenig zunimmt, so dass der vor dem Überströmventil 20 in der Verbindung zwischen der Förderpumpe 5 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 19 herrschende Druck infolge der steigenden Fördermenge der Förderpumpe 5 zunimmt und die in 5 dargestellte flache Kennlinie B erreicht wird. Der in der Verbindung zwischen der Förderpumpe 5 und dem Kraftstoffzumesseinrichtung 19 herrschende Druck kann beispielsweise bis auf etwa 5 bis 10 bar steigen.
  • Die Förderpumpe 5 wird dann im zweiten Betriebsbereich betrieben wenn in der Verbindung zwischen der Förderpumpe 5 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 19 ein erhöhter Druck erforderlich ist, insbesondere wenn eine Einspritzung mittels des Kraftstoffinjektors 16 erfolgen soll. Die Förderpumpe 5 kann auch im zweiten Betriebsbereich betrieben werden wenn eine schnelle Inbetriebnahme nach Entleerung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung oder beim Erstbetrieb erforderlich ist, oder wenn ein Spülen der Hochdruckpumpe 1 erforderlich ist, weil der Verdacht auf ein Klemmen eines Saugventils 25 besteht. Auch wenn ein schnelles Starten der Brennkraftmaschine, beispielsweise bei vorhandenem Start-Stop-System, erforderlich ist kann die Förderpumpe 5 im zweiten Betriebsbereich betrieben werden. Ein Betrieb der Förderpumpe 5 im zweiten Betriebsbereich kann außerdem vorteilhaft sein um den Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 1 bei hoher Belastung besser zu schmieren und/oder zu kühlen und/oder um die Kavitationsneigung bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine zu verringern und/oder die Füllung der Hochdruckpumpe 1 zu verbessern.
  • In 3 ist das Überströmventil 20 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vergrößert dargestellt. Das Überströmventil 20 weist dabei zwei Ventilfedern 56a und 56b auf, die auf den Steuerkolben 55 wirken. Die erste Ventilfeder 56a weist eine erste Federsteifigkeit auf und die zweite Ventilfeder 56b weist eine zweite Federsteifigkeit auf. Die Federsteifigkeit der beiden Ventilfedern 56a, 56b kann etwa gleich sein oder die Federsteifigkeit der zweiten Ventilfeder 56b kann höher sein als die Federsteifigkeit der ersten Ventilfeder 56a. Zu Beginn des Öffnungshubs des Steuerkolbens 55 ist nur die erste Ventilfeder 56a wirksam, so dass der vom Überströmventil 20 freigegebene Durchflussquerschnitt mit steigendem Druck vor dem Überströmventil 20 stark zunimmt und die Kennlinie A gemäß 5 erreicht ist Nach einem bestimmten Öffnungshub wird zusätzlich auch die zweite Ventilfeder 56b wirksam, so dass der vom Überströmventil 20 freigegebene Durchflussquerschnitt mit weiter steigendem Druck vor dem Überströmventil 20 nur wenig zunimmt, so dass die Kennlinie B gemäß 5 erreicht ist.
  • in 4 ist die Entlastungsverbindung 58 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Überströmventil 20 kann dabei derart ausgebildet sein, dass dessen Ventilfeder 56 eine lineare Federkennlinie aufweist In der Entlastungsverbindung 58 ist stromabwärts des Überströmventils 20 eine Drosselstelle 64 vorgesehen, durch die ein durchflussabhängiger Druckabfall in der Entlastungsverbindung 58 bewirkt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Kennlinien A' und B' gemäß dem Diagramm in 5 nicht so deutlich getrennt wie bei den ersten beiden Ausführungsbeispielen sondern gehen kontinuierlich ineinander über entsprechend der Durchflusscharakteristik der Drosselstelle 64. Mit zunehmender Fördermenge der Förderpumpe 5 ergibt sich ein zunehmender Druck vor der Drosselstelle 64, da der Durchfluss durch die Drosselstelle 64 begrenzt ist. Die Drosselstelle 64 kann auch bei Verwendung eines Überströmventils 20 gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel in der Entlastungsverbindung 58 stromabwärts des Überströmventils 20 vorgesehen sein.
  • Die Leckageleitung 57 mündet vorzugsweise in die Entlastungsverbindung 58 stromabwärts des Überströmventils 20 und stromaufwärts der Drosselstelle 64. In der Leckageleitung 57 kann eine wertere Drosselstelle 66 vorgesehen sein, durch die der Durchfluss durch die Leckageleitung 57 begrenzt wird und durch die Bewegung des Steuerkolbens 55 des Überströmventils 20 gedämpft wird. Durch den im Raum 59 mit der Ventilfeder 56 herrschenden Druck wird eine die Ventilfeder 56 unterstützende Kraft in Schließrichtung auf den Steuerkolben 55 des Überströmventils 20 erzeugt. Insbesondere bei Verwendung der Drosselstelle 64 und/oder der weiteren Drosselstelle 66 ergibt sich ein Druckanstieg im Raum 59 mit der Ventilfeder 56 und damit ein flacher Verlauf der Kennlinie B bzw. B' gemäß 5.
  • Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Überströmventils 20 weist dieses eine Ventilfeder 56 mit einer linearen Federkennlinie und eine relativ großen Steifigkeit auf, so dass das Überströmventil 20 eine Durchflusscharakteristik mit einer flachen Kennlinie C gemäß 5 aufweist. Eine Erhöhung der Fördermenge der Förderpumpe 5 über die Summe der von der Hochdruckpumpe 1 angesaugten Kraftstoffmenge und die erforderliche Lagermenge hinaus führt bei diesem. Ausführungsbeispiel somit über den gesamten Betriebsbereich der Förderpumpe 5 zu einem wesentlichen Druckanstieg in der Verbindung zwischen der Förderpumpe 5 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 19. Wenn kein erhöhter Druck in der Verbindung zwischen der Förderpumpe 5 und der Kraftstoffzumesseinrchtung 19 erforderlich ist, so wird die Förderpumpe 5 so betrieben, dass die von dieser geförderte Kraftstoffmenge nicht oder nur wenig höher ist als die Summe der von der Hochdruckpumpe 1 angesaugten Kraftstoffmenge und der Lagermenge, wobei sich in der Verbindung zwischen der Förderpumpe 5 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 19 ein Druck von beispielsweise etwa 2 bis 6 bar einstellen kann. Wenn in der Verbindung zwischen der Förderpumpe 5 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 19 ein erhöhter Druck erforderlich ist, so wird die Förderpumpe 5 so betrieben, dass die von dieser geförderte Kraftstoffmenge höher ist, insbesondere deutlich höher ist als die Summe der von der Hochdruckpumpe 1 angesaugten Kraftstoffmenge und der Lagermenge, wobei sich in der Verbindung zwischen der Förderpumpe 5 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 19 ein Druck von beispielsweise etwa 5 bis 10 bar einstellen kann. Entsprechend der Federsteifigkeit der Ventilfeder 56 des Überströmventils 20 ergibt sich bei Steigerung der Fördermenge der Förderpumpe 5 eine Erhöhung des Drucks in der Verbindung zwischen der Förderpumpe 5 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 19, die wie beim ersten Ausführungsbeispiel erläutert genutzt werden kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008043643 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Kraftstofffördereinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine mit einer Förderpumpe (5) und einer Hochdruckpumpe (1), wobei durch die Förderpumpe (5) Kraftstoff zur Hochdruckpumpe (1) gefördert wird und durch die Hochdruckpumpe (1) Kraftstoff in einen Hochdruckbereich (9) gefördert wird, mit einer zwischen der Förderpumpe (5) und der Hochdruckpumpe (1) angeordneten Kraftstoffzumesseinrichtung (19) zur variablen Einstellung der von der Hochdruckpumpe (1) angesaugten Kraftstoffmenge, mit einer von der Verbindung zwischen der Förderpumpe (5) und der Kraftstoffzumesseinrichtung (19) abführenden Entlastungsverbindung (58), die durch ein Überströmventil (20) gesteuert wird, das ein durch wenigstens eine Ventilfeder (56; 56a, 56b) in Schließrichtung beaufschlagtes Ventilglied (55) aufweist, das abhängig vom in der Verbindung zwischen der Förderpumpe (5) und der Hochdruckpumpe (1) herrschenden Druck Kraftstoff in die Entlastungsverbindung (58) absteuert, wobei die von der Förderpumpe (5) geförderte Kraftstoffmenge variabel einstellbar ist, und mit einer elektrischen Steuereinrichtung (40), durch die die Förderpumpe (5) und die Kraftstoffzumesseinrichtung (19) angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (5) in einem ersten Betriebsbereich betreibbar ist, in dem die Fördermenge der Förderpumpe (5) nur wenig höher ist als die Summe der von der Hochdruckpumpe (1) angesaugten und gegebenenfalls zu deren Schmierung erforderlichen Kraftstoffmenge, dass die über die Entlastungsverbindung (58) im ersten Betriebsbereich abfließende Kraftstoffmenge so groß ist, dass kein oder nur ein geringer Druckanstieg in der Verbindung zwischen der Förderpumpe (5) und der Kraftstoffzumesseinrichtung (19) bewirkt wird, dass die Förderpumpe (5) in einem zweiten Betriebsbereich betreibbar ist, in dem die Fördermenge der Förderpumpe (5) höher ist als im ersten Betriebsbereich, und dass die über die Entlastungsverbindung (58) im zweiten Betriebsbereich abfließende Kraftstoffmenge so groß ist, dass ein größerer Druckanstieg in der Verbindung zwischen der Förderpumpe (5) und der Kraftstoffzumesseinrichtung (19) bewirkt wird als im ersten Betriebsbereich.
  2. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ventilfeder (56) des Überströmventils (20) eine progressive Federkennlinie aufweist, so dass mit zunehmendem Öffnungshub des Ventilglieds (55) eine überproportional zunehmende Öffnungskraft erforderlich ist.
  3. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil (20) zwei Ventilfedern (56a, 56b) aufweist, dass bei geringem Öffnungshub des Ventilglieds (55) nur eine Ventilfeder (56a) wirksam ist und dass bei größerem Öffnungshub auch die zweite Ventilfeder (56b) wirksam ist.
  4. Kraftstofffördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Entlastungsverbindung (58) eine Drosselstelle (64) vorgesehen ist.
  5. Kraftstofffördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (59) des Überströmventils (20), in dem die wenigstens eine Ventilfeder (56; 56a, 56b) angeordnet ist, über eine Leckageleitung (57) mit einem Bereich der Entlastungsverbindung (58) stromabwärts des Überströmventils (20) und stromaufwärts der Drosselstelle (64) verbunden ist und dass durch den im Raum (59) mit der wenigstens einen Ventilfeder (56; 56a, 56b) herrschenden Druck eine Kraft in Schließrichtung auf das Ventilglied (55) bewirkt wird.
  6. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leckageleitung (59) eine weitere Drosselstelle (66) vorgesehen ist.
  7. Kraftstofffördereinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (5) beim Starten der Brennkraftmaschine im zweiten Betriebsbereich betrieben wird.
  8. Kraftstofffördereinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (5) bei hoher mechanischer und/oder thermischer Belastung der Hochdruckpumpe (1) im zweiten Betriebsbereich betrieben wird.
  9. Kraftstofffördereinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffeinspritzeinrichtung wenigstens einen Injektor (16) aufweist, mittels dem Kraftstoff in einen Abgasbereich der Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann und der mit Kraftstoff aus der Verbindung zwischen der Förderpumpe (5) und der Kraftstoffzumesseinrichtung (19) versorgt wird und dass die Förderpumpe (5) zur Kraftstoffeinspritzung mittels des wenigstens einen Injektors (16) im zweiten Betriebsbereich betrieben wird.
  10. Kraftstofffördereinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine mit einer Förderpumpe (5) und einer Hochdruckpumpe (1), wobei durch die Förderpumpe (5) Kraftstoff zur Hochdruckpumpe (1) gefördert wird und durch die Hochdruckpumpe (1) Kraftstoff in einen Hochdruckbereich (9) gefördert wird, mit einer zwischen der Förderpumpe (5) und der Hochdruckpumpe (1) angeordneten Kraftstoffzumesseinrichtung (19) zur variablen Einstellung der von der Hochdruckpumpe (1) angesaugten Kraftstoffmenge, mit einer von der Verbindung zwischen der Förderpumpe (5) und der Kraftstoffzumesseinrichtung (19) abführenden Entlastungsverbindung (58), die durch ein Überströmventil (20) gesteuert wird, das ein durch wenigstens eine Ventilfeder (56) in Schließrichtung beaufschlagtes Ventilglied (55) aufweist, das abhängig vom in der Verbindung zwischen der Förderpumpe (5) und der Hochdruckpumpe (1) herrschenden Druckkraftstoff in die Entlastungsverbindung (58) absteuert, wobei die von der Förderpumpe (5) geförderte Kraftstoffmenge variabel einstellbar ist, und mit einer elektrischen Steuereinrichtung (40), durch die die Förderpumpe (5) und die Kraftstoffzumesseinrichtung (19) angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (56) des Überströmventils (20) eine so hohe Federsteifigkeit aufweist, dass bei einer Erhöhung der von der Förderpumpe (5) geförderten Kraftstoffmenge über die Summe der von der Hochdruckpumpe (1) angesaugten und gegebenenfalls zu deren Schmierung erforderlichen Kraftstoffmenge hinaus ein wesentlicher Druckanstieg in der Verbindung zwischen der Förderpumpe (5) und der Kraftstoffzumesseinrichtung (19) bewirkt wird.
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