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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einspritzsystem für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit einem Common-Rail, einer Vielzahl von hiervon gespeisten Injektoren, einer Kraftstoffhochdruckpumpe zur Beaufschlagung des Common-Rail mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff, einer Kraftstoffvorförderpumpe zur Zuführung von Kraftstoff zur Kraftstoffhochdruckpumpe und einer im System angeordneten Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks für die Injektoren in Form einer Venturi-Düse.
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Derartige Einspritzsysteme sind bekannt. Für die Injektoren von derartigen Einspritzsystemen, insbesondere Solenoidinjektoren (Injektoren mit Magnetansteuerung bzw. Injektoren mit elektromagnetischem Aktor), wird am Injektorrücklauf ein Unterdruck benötigt, um die geforderte Kleinstmengengenauigkeit (Toleranz) zu erreichen. Es ist bekannt, diesen Unterdruck im System selbst zu erzeugen und die Injektoren hiermit zu beaufschlagen. Zur Unterdruckerzeugung findet dabei im System eine Venturi-Düse Verwendung, die bei bekannten Systemen in der Zulaufleitung zur Kraftstoffhochdruckpumpe zwischen Kraftstofffilter und Pumpenzulauf oder in der Rücklaufleitung von der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet ist. Durch den Kraftstoffdurchfluss durch die Venturi-Düse wird über eine zum Injektorrücklauf führende Leitung der Injektorrücklauf mit dem gewünschten Unterdruck beaufschlagt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einspritzsystem der eingangs wiedergegebenen Art zu schaffen, das eine besonders zuverlässige und stetige Unterdruckzufuhr für die Injektoren sichert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Einspritzsystem der angegebenen Art dadurch gelöst, dass die Venturi-Düse in die Kraftstoffvorförderpumpe oder deren internen Kreislauf integriert ist.
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Mit einer derartigen Anordnung der Venturi-Düse (an oder in der Kraftstoffvorförderpumpe oder in deren Bereich) wird bei gezielter Auslegung dieser Vorförderpumpe ein stetiger Durchfluss durch die Venturi-Düse sichergestellt, so dass eine einwandfreie Unterdruckbeaufschlagung der Injektoren erreicht wird. Die Erfindung setzt sich deutlich von den bekannten Lösungen des Standes der Technik ab, bei denen die Venturi-Düse in der Zuleitung bzw. Rücklaufleitung der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet ist, da erfindungsgemäß die Venturi-Düse direkt in die Kraftstoffvorförderpumpe oder deren internen Kreislauf integriert ist. Dies hat den bereits vorstehend erwähnten Vorteil, dass aufgrund des hier herrschenden stetigen Kraftstoffdurchflusses ein stetiger und gleichmäßiger Unterdruck bereitgestellt wird. Des Weiteren wird mit dieser Maßnahme eine einfache und kostengünstige Lösung in Bezug auf die Unterdruckerzeugung zur Verfügung gestellt, die darüber hinaus weiterhin eine kompakte Ausgestaltung des Einspritzsystems sicherstellt.
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Die Venturi-Düse kann beispielsweise in der Rücklaufleitung der Kraftstoffvorförderpumpe angeordnet sein. Diese Lösung ist besonders vorteilhaft.
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In Weiterbildung der Erfindung ist bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Einspritzsystem der Kraftstoffvorförderpumpe kein Sicherheits- bzw. Druckbegrenzungsventil zugeordnet. Durch die Integration der Venturi-Düse in die Kraftstoffvorförderpumpe oder deren internen Kreislauf ergibt sich nämlich der weitere Vorteil, dass auf das vorhandene Arbeits- und/oder Sicherheitsventil an der Kraftstoffvorförderpumpe zur Begrenzung des Drucks in der Kraftstoffzulaufleitung für die Hochdruckpumpe verzichtet werden kann, da sich durch die Drosselwirkung der Venturi-Düse ein Druckgleichgewicht in der Zulaufleitung einstellt. Dieser Effekt kann dabei durch die gezielte Auslegung des Durchmessers an der Venturi-Düse optimiert werden. Hierdurch kann daher ein bei vorhandenen Einspritzsystemen erforderliches Bauteil entfallen, so dass mit der erfindungsgemäßen Lösung eine entsprechende Kostenersparnis bzw. Raumersparnis erreicht wird.
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Die erfindungsgemäße Lösung kann bei beliebigen Bauarten von Kraftstoffvorförderpumpen Verwendung finden, d. h. bei elektrischen oder mechanischen Kraftstoffvorförderpumpen. Was die spezielle Bauart der Kraftstoffvorförderpumpen anbetrifft, so sind beliebige Bauarten geeignet, beispielsweise Kolbenpumpen, Radialkolbenpumpen, Membranpumpen etc.
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Was die Anordnung der Kraftstoffvorförderpumpe im Einspritzsystem anbetrifft, so finden momentan primär zwei Ausführungsformen Verwendung. Bei einer ersten Ausführungsform ist die Kraftstoffvorförderpumpe getrennt von der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet und mit dieser über eine Kraftstoffzuleitung verbunden. Insbesondere handelt es sich dabei bei der Kraftstoffvorförderpumpe um eine in einem Kraftstofftank angeordnete oder diesem zugeordnete Vorförderpumpe. Zwischen der Kraftstoffvorförderpumpe und der Kraftstoffhochdruckpumpe befindet sich dabei in der Kraftstoffzuleitung ein Kraftstofffilter.
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Bei einer zweiten Ausführungsform weist die Kraftstoffhochdruckpumpe eine interne Kraftstoffvorförderpumpe auf, d. h. die entsprechende Pumpeneinheit setzt sich aus einer Kraftstoffvorförderpumpe und einer nachfolgenden Kraftstoffhochdruckpumpe zusammen. Für beide Ausführungsformen ist die erfindungsgemäße Lösung geeignet, d. h. in beiden Fällen ist die Venturi-Düse in die jeweilige Kraftstoffvorförderpumpe oder deren internen Kreislauf integriert.
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Bei der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform, d. h. bei Einspritzsystemen mit insbesondere mechanischer Vorförderpumpe an der Hochdruckpumpe, ist die Venturi-Düse somit in den Niederdruckkreis der Kraftstoffhochdruckpumpe mit interner Kraftstoffvorförderpumpe integriert. Auch hierbei kann auf ein zugehöriges Sicherheits- bzw. Druckbegrenzungsventil verzichtet werden.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Kraftstoffvorförderpumpe für das Einspritzsystem der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie oder ihr Kreislauf eine integrierte Venturi-Düse zur Unterdruckerzeugung für die Injektoren des Einspritzsystems aufweist. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um eine elektrische oder eine mechanische Vorförderpumpe.
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Mit der erfindungsgemäß angeordneten Venturi-Düse gelingt es somit, den für den Betrieb der Injektoren, insbesondere Injektoren mit elektromagnetischem Aktor, erforderlichen Unterdruck an einer Stelle zu erzeugen, bei der ein stetiger Kraftstoffdurchfluss und damit eine zuverlässige und stetige Unterdruckzufuhr gesichert ist und die einen geringen Umbauaufwand eines gegebenen Systems ohne Unterdruckerzeugung erforderlich macht. Darüber hinaus wird mit der erfindungsgemäßen Lösung der zusätzliche Effekt erreicht, dass bei entsprechender Auslegung der Venturi-Düse Druckbegrenzungseinrichtungen (Sicherheitseinrichtungen) entfallen können.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Teildarstellung einer ersten Ausführungsform eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine; und
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2 eine schematische Teildarstellung einer zweiten Ausführungsform eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine.
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Das in 1 teilweise dargestellte Einspritzsystem besitzt eine Vorförderpumpeneinheit 1, die sich in dem strichpunktierten Bereich der 1 befindet. Die Vorförderpumpeneinheit 1 besitzt eine Kraftstoffvorförderpumpe 3, bei der es sich beispielsweise um eine elektrisch betriebene, zur Förderung von Diesel dienende Pumpe handeln kann. Die Kraftstoffvorförderpumpe 3 ist in einem geeigneten Kraftstofftank 2 angeordnet und über eine Kraftstoffzuleitung 7 mit einer Kraftstoffhochdruckpumpeneinheit 10 des Einspritzsystems verbunden. Eine Rücklaufleitung 4 zweigt von der Zuleitung 7 ab und führt in den Tank 2 zurück. In der Kraftstoffzuleitung 7 befindet sich ein Kraftstofffilter 8, ferner ist der Leitung ein Temperatursensor 9 zugeordnet.
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Die Kraftstoffhochdruckpumpeneinheit 10 weist eine Kraftstoffhochdruckpumpe 12 auf, der ein Volumenstromregler 11 vorgeschaltet ist. Eine Hochdruckleitung führt von der Kraftstoffhochdruckpumpe 12 über ein Auslassventil 19 zu einem nur schematisch angedeuteten Hochdruckspeicher 15 (Common-Rail), wobei entsprechende Zuführleitungen 14 gestrichelt dargestellt sind. Der Hochdruckleitung ist ferner ein Hochdrucksensor 13 zugeordnet. Vom Hochdruckspeicher 15 führen entsprechende Hochdruckspeiseleitungen 16 zu Solenoidinjektoren 17, mittels denen unter hohem Druck stehender Kraftstoff in die Brennräume einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) eingespritzt wird. Entsprechende Rückläufe der Injektoren sind bei 18 dargestellt.
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In den internen Kreislauf, hier die Rücklaufleitung 4, der Vorförderpumpeneinheit 1 ist eine Venturi-Düse 5 eingebaut. Bei entsprechendem Kraftstoffdurchfluss durch die Rücklaufleitung 4 erzeugt die Venturi-Düse 5 (Drossel) einen Unterdruck, der über die Leitung 6 an den Rückläufen 18 der Solenoidinjektoren 17 anliegt. Mit Hilfe dieses Unterdrucks wird die geforderte Einspritzmengengenauigkeit (Einspritzmengentoleranz) ermöglicht.
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Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform befindet sich somit eine Venturi-Düse im internen Kreislauf einer elektrisch betriebenen Kraftstoffvorförderpumpe, die von der Hochdruckpumpeneinheit getrennt und in einem Kraftstofftank angeordnet ist.
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2 zeigt teilweise eine Ausführungsform eines Einspritzsystems, bei der eine Hochdruckpumpeneinheit 20 (im strichpunktierten Bereich der 2) eine interne Kraftstoffvorförderpumpe 22 sowie eine nachgeschaltete interne Kraftstoffhochdruckpumpe 27 aufweist. Unter niedrigem Druck stehender Kraftstoff gelangt über eine Kraftstoffzuleitung 21 und einen Pumpeneinlass in den Niederdruckkreis der Pumpeneinheit 20.
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Die Zuleitung 21 führt zu einer Kraftstoffvorförderpumpe 22. Der Kraftstoff wird von der Vorförderpumpe 22 über eine Leitung 25 und ein Volumenstromregelventil 26 sowie ein Saugventil 32 der Kraftstoffhochdruckpumpe 27 zugeführt. Von dort gelangt der Kraftstoff über ein Auslassventil 33 und einen Hochdruckpumpenauslass 28 zu einem Hochdruckspeicher (Common-Rail), der hier nicht dargestellt ist. Eine Kraftstoffrücklaufleitung 30 führt den Kraftstoff von der Hochdruckpumpeneinheit über ein Hochdruckbegrenzungsventil 29 zum Kraftstofftank zurück.
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Bei dieser Ausführungsform ist eine Venturi-Düse 23 im Niederdruckkreis der Hochdruckpumpeneinheit 20 (Common-Rail-Hochdruckpumpe) angeordnet, und zwar in einer der Kraftstoffvorförderpumpe 22 zugeordneten Rücklaufleitung 31. Die Rucklaufleitung 31 führt von der Leitung 25 zur Leitung 21 zurück. Von der Venturi-Düse 23 geht eine Unterdruckleitung 24 zu den Injektoren (nicht gezeigt) des Einspritzsystems ab. Der Niederdruckkreis reicht vom Pumpeneinlass bis zum Saugventil 32 vor der Hochdruckpumpe 27.
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Bei der Ausführungsform der 2 ist in der Rücklaufleitung 31 noch ein Druckregelventil (Druckbegrenzungsventil) 25 dargestellt. Dieses Ventil ist jedoch nicht unbedingt erforderlich und kann auch entfallen, da sich durch die Drosselwirkung der Venturi-Düse 31 ein Druckgleichgewicht in der Leitung einstellt.
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Ferner ist in 2 ein von der Leitung 25 abzweigender Spülpfad 34 dargestellt, der zur Hochdruckpumpe 27 führt und in dem eine Drossel 35 und ein Spülventil 36 angeordnet sind. Nach dem Umspülen der Hochdruckpumpe wird der zum Spülen verwendete Kraftstoff über eine Leitung 37 in den Rücklauf 30 abgeführt.
