DE102010039207A1 - Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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    • F02M63/02Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • F02M63/0265Pumps feeding common rails

Abstract

Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckpumpe 3, aufweisend ein Pumpengehäuse, in dem eine Pumpennockenwelle 4 gelagert ist, die über einen Rollenstößel 8 mit einem Pumpenkolben 9 zusammenwirkt, der in einem von einem Pumpenzylinderkopf 11 unter Bildung eines Arbeitsraums 12 abgedeckten Pumpenzylinder 10 auf und ab bewegbar ist und der Arbeitsraum 12 über ein Saugventil 13 und ein Überdruckventil 16 mit einem Kraftstoffniederdrucksystem sowie über ein Rückschlagventil 14 mit einem Hochdrucksystem verschaltet ist. Erfindungsgemäß wird ein Öffnen des Überdruckventils 16, das zur Mengenzumessung eingesetzt wird, während der Abwärtsbewegung bei einer gewünschten Nullförderung der Hochdruckpumpe 1 verhindert. Dies wird dadurch erreicht, dass das Überdruckventil 16 steuerseitig mit einem Stößelraum 17 zwischen dem Rollenstößel 8 und dem Pumpenkolben 9 verschaltet ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckpumpe, aufweisend ein Pumpengehäuse, in dem eine Pumpennockenwelle gelagert ist, die über einen Rollenstößel mit einem Pumpenkolben zusammenwirkt, der in einem von einem Pumpenzylinderkopf unter Bildung eines Arbeitsraums abgedeckten Pumpenzylinder auf und ab bewegbar ist und der Arbeitsraum über ein Saugventil und ein Überdruckventil mit einem Kraftstoffniederdrucksystem sowie über ein Rückschlagventil mit einem Hochdrucksystem verschaltet ist.
  • Ein derartiges Kraftstoffeinspritzsystem ist aus der DE 100 42 356 A1 bekannt. Dieses Kraftstoffeinspritzsystem ist als Common-Rail-Einspritzsystem ausgelegt und so gestaltet, dass beim Starten einer Brennkraftmaschine ein möglichst schneller Druckaufbau in dem Hochdruckspeicher erreicht wird. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Druckregelventil geschlossen wird, sobald das Ansteuern eines Startrelais zum Betätigen des elektrischen Starters der Brennkraftmaschine erkannt wird.
  • Ein generelles Problem bei einem Kraftstoffeinspritzsystem und speziell bei der Hochdruckpumpe ist es, dass bei einer Ausbildung des Systems ohne eine Zumesseinheit die Kraftstoffzufuhr in den Arbeitsraum bei einer gewünschten Nullförderung schwierig zu steuern ist. Da auch bei einer Nullförderung eine Kraftstoffniederdruckpumpe zur Schmierung der Lagerstellen der Hochdruckpumpe eine Mindestmenge Kraftstoff fördert, muss sichergestellt sein, dass das Überdruckventil bei diesem Betriebszustand geschlossen und die Verbindung zu dem Saugventil abgesperrt ist. Dies wird bei herkömmlichen Systemen nicht zuverlässig erreicht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Öffnen des Überdruckventils während einer gewünschten Nullförderung der Hochdruckpumpe zu verhindern.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Überdruckventil steuerseitig mit einem Stößelraum zwischen Rollenstößel und Pumpenkolben der Hochdruckpumpe verschaltet ist. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei herkömmlichen Hochdruckpumpen, bei denen das Überdruckventil steuerseitig mit einem Pumpenraum, in dem die Pumpennockenwelle der Hochdruckpumpe gelagert ist, verbunden ist, auch bei einer gewünschten Nullförderung das Überdruckventil teilweise öffnet und Kraftstoff über das Saugventil in den Arbeitsraum gelangt. Es ist im Rahmen der Erfindung herausgefunden worden, dass dieses Öffnen des Überdruckventils bei einer Abwärtsbewegung des Rollenstößels auftritt, da während dieser Abwärtsbewegung eine Druckerhöhung in dem Pumpenraum bewirkt wird, auch wenn der Rollenstößel mit Kanälen zum Druckausgleich zu dem Stößelraum versehen ist oder geeignete Durchtrittsflächen in dem Pumpengehäuse zwischen dem Pumpenraum und dem Stößelraum vorgesehen sind.
  • Dadurch, dass das Überdruckventil mit dem Stößelraum verschaltet ist, wird beim Betriebszustand einer eingestellten Nullförderung in dem Stößelraum bei einer Abwärtsbewegung des Rollenstößels eine Druckabsenkung bis hin zu einem leichten Unterdruck erreicht, die/der das Überdruckventil während dieser Phase, die in anderen Betriebszuständen der Füllphase entspricht, in der geschlossenen Position hält. Auf den normalen Betrieb der Hochdruckpumpe, also bei einer Teilförderung oder einer Vollförderung, hat diese Anbindung keinen negativen Einfluss, da durch entsprechende Kanäle oder Durchtrittsflächen der Stößelraum mit dem Pumpengehäuseraum verbunden ist. Durch diese Kanäle und/oder Durchtrittsflächen wird bei einer entsprechenden Einstellung einer elektrisch betriebenen Niederdruckpumpe ausreichend Kraftstoff in den Stößelraum gefördert wird. Darüber hinaus kann eine Optimierung der Druckwelligkeiten in dem Stößelraum durch eine entsprechende Wahl der Bohrungsdurchmesser bzw. Leitungsdurchmesser der der Verbindung des Stößelraums mit dem Überdruckventil, die Durchtrittsflächen oder Kanäle im Stößel selbst und parallel zum Stößel im Pumpengehäuse erfolgen. Solchermaßen optimierte Druckwelligkeiten verbessern die Nullförderung weiter. Aufgrund der vereinfachten Nullförderung wird ggf. der weitere Systemaufbau vereinfacht und ein insgesamt einfach aufgebautes System möglich. Dies wird beispielsweise durch den Wegfall oder der Verminderung der Anforderungen an eine Nullförderdrossel erreicht.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist das Überdruckventil absteuerseitig mit einer Kraftstoffrücklaufleitung und öffnungsseitig mit dem Saugventil verschaltet. Dies stellt den klassischen Aufbau dar, so dass diesbezüglich keine Änderungen nötig sind.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind die Lager der Pumpennockenwelle mit der Rücklaufleitung verschaltet. Dadurch wird die Schmierung der Lagerstellen sichergestellt, die auch bei einer gewünschten Nullförderung der Hochdruckpumpe sichergestellt sein muss.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Kraftstoffniederdrucksystem eine fördermengengesteuerte Niederdruckpumpe eingeschaltet. Diese Niederdruckpumpe ist wiederum in weiterer Ausgestaltung bevorzugt elektrisch betrieben und drehzahlgeregelt. Mit einer solchen Niederdruckpumpe kann die Fördermenge genau eingestellt werden und dementsprechend beispielsweise bei einer gewünschten Teilförderung oder Vollförderung die dem Arbeitsraum zuzuführende Kraftstoffmenge genau bemessen werden, so dass auf eine zusätzliche Zumesseinheit verzichtet werden kann.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der das in der einzigen Figur dargestellte Ausführungsbeispiel näher beschrieben ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Ausführungsform der Erfindung
  • Das in der Figur schematisch dargestellte Kraftstoffeinspritzsystem ist als Common-Rail-Einspritzsystem einer selbstzündenden, mit Dieselkraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine ausgelegt. Kraftstoff wird von einer elektrisch betriebenen und drehzahlgeregelten Niederdruckpumpe 1 über eine Filtereinrichtung aus einem Kraftstofftank in einen Pumpengehäuseraum 2 einer Hochdruckpumpe 3 gefördert. In dem Pumpengehäuseraum 2 ist eine Pumpennockenwelle 4 über Lagerstellen, die kraftstoffgeschmiert sind, gelagert. Dementsprechend sind die Lagerstellen mit einer Leitung 5 verbunden, wobei die Leitung 5 in eine Rücklaufleitung 6 zu dem Kraftstofftank einmündet.
  • Die Pumpennockenwelle 4 weist zwei Nocken auf, die mit der Laufrolle 7 eines Rollenstößels 8 zusammenwirken. Bei einer Rotationsbewegung der Pumpennockenwelle 4 wird der Rollenstößel entsprechend in eine translatorische Auf- und Abbewegung versetzt. Der Rollenstößel 8 ist mit einem Pumpenkolben 9 verbunden, der in einem einstückig mit einem Pumpenzylinderkopf 11 unter Bildung eines Arbeitsraums 12 ausgebildeten Pumpenzylinder 10 beweglich ist. In dem Pumpenzylinderkopf 11 sind korrespondierend mit dem Arbeitsraum 12 ein Saugventil 13 und ein Rückschlagventil 14 eingebaut. Das Rückschlagventil 14 ist über eine entsprechende Leitung mit einem Hochdruckspeicher verschaltet, in dem Kraftstoff bis zu einem Druck von 3000 bar gespeichert ist. Mit dem Hochdruckspeicher 15 sind über Hochdruckleitungen Kraftstoffinjektoren verschaltet, die Kraftstoff in zugehörige Brennräume einer Brennkraftmaschine dosiert einspritzen.
  • Das Saugventil 13 ist mit einem Überdruckventil 16 verschaltet. Dabei ist das Überdruckventil 16 steuerseitig mit einem Stößelraum 17 zwischen dem Rollenstößel 8 und dem Pumpenzylinder 10 verschaltet. Absteuerseitig ist das Überdruckventil 16 mit der Rücklaufleitung 6 und – wie ausgeführt – öffnungsseitig mit dem Saugventil 13 verschaltet. Der Stößelraum 17, in dem eine nicht dargestellte Stößelfeder zwischen dem Pumpenzylinder 10 und dem Rollenstößel 8 angeordnet ist, ist über einen oder mehrere Kanäle in dem Rollenstößel oder durch eine Durchtrittsfläche parallel zu dem Rollenstößel 8 in dem Pumpengehäuse mit dem Pumpengehäuseraum 2 verschaltet. Bei einer gewünschten Nullförderung wird die Leistung der Niederdruckpumpe 1 soweit reduziert, dass noch genügend Kraftstoff zur Schmierung der Lagerstellen der Pumpennockenwelle 4 gefördert wird. Bei der Abwärtsbewegung des Rollenstößels 8 und des Pumpenkolbens 9, währenddessen bei einer gewünschten Förderung eine Füllung des Arbeitsraums 12 mit Kraftstoff erfolgt, wird in dem Stößelraum eine Druckabsenkung erreicht, so dass das Überdruckventil 16 bei einer Nullförderung in jedem Fall in der geschlossenen Position verbleibt und kein Kraftstoff über das Saugventil in den Arbeitsraum 12 gelangen kann. Dagegen wird bei einer gewünschten Förderung die Niederdruckpumpe so betrieben, dass von dem Pumpengehäuseraum 2 Kraftstoff durch die Kanäle oder die Durchtrittsfläche auch bei der Abwärtsbewegung des Rollenstößels 8 und des Pumpenkolbens 9 in den Stößelraum 17 und von diesem durch das von dem Kraftstoffdruck teilgeöffnete Überdruckventil 16 und das Saugventil 13 in den Arbeitsraum 12 gelangt. Bei dem anschließenden Förderhub des Pumpenkolbens 9 wird dieser Kraftstoff über das Rückschlagventil 14 in den Hochdruckspeicher 15 gefördert.
  • 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
    • DE 10042356 A1 [0002]

Claims (8)

  1. Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckpumpe (3), aufweisend ein Pumpengehäuse, in dem eine Pumpennockenwelle (4) gelagert ist, die über einen Rollenstößel (8) mit einem Pumpenkolben (9) zusammenwirkt, der in einem von einem Pumpenzylinderkopf (11) unter Bildung eines Arbeitsraums (12) abgedeckten Pumpenzylinder (10) auf und ab bewegbar ist und der Arbeitsraum (12) über ein Saugventil (13) und ein Überdruckventil (16) mit einem Kraftstoffniederdrucksystem sowie über ein Rückschlagventil (14) mit einem Hochdrucksystem verschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdruckventil (16) steuerseitig mit einem Stößelraum (17) zwischen dem Rollenstößel (8) und dem Pumpenkolben (9) verschaltet ist.
  2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdruckventil (16) absteuerseitig mit einer Kraftstoffrücklaufleitung (6) und öffnungsseitig mit dem Saugventil (13) verschaltet ist.
  3. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpengehäuseraum (2) durch zumindest einen Kanal in dem Rollenstößel (8) mit dem Stößelraum (17) verschaltet ist.
  4. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpengehäuseraum (17) über eine Durchtrittsfläche parallel zu dem Rollenstößel (8) mit dem Stößelraum (17) verschaltet ist.
  5. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal und/oder die Durchtrittsfläche mit einer Querschnittsfläche so ausgelegt sind, dass bei einer Abwärtsbewegung des Rollenstößels und bei einer eingestellten Nullförderung der Niederdruckpumpe 1 ein Unterdruck in dem Stößelraum (17) erzeugt wird.
  6. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager der Pumpennockenwelle (4) mit der Rücklaufleitung (6) verbunden sind.
  7. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kraftstoffniederdrucksystem eine fördermengengesteuerte Niederdruckpumpe (1) eingeschaltet ist.
  8. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruckpumpe (1) elektrisch betrieben und drehzahlgeregelt ist.
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