DE102010043439A1

DE102010043439A1 - Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102010043439A1
Application number: DE102010043439A
Authority: DE
Inventors: Achim Koehler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2012-05-10
Also published as: CN103201495A; KR20130126906A; JP5727617B2; EP2635791A1; RU2013125689A; RU2573068C2; CN103201495B; KR101900965B1; JP2013545015A; WO2012059267A1; EP2635791B1

Abstract

Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem Tank (2), der über eine Vordruckpumpe (1) mit einem Pumpeninnenraum (3) einer Hochdruckpumpe (5) verschaltet ist, wobei der Pumpeninnenraum (3) über eine Zumesseinheit (10) mit einem Pumpenarbeitsraum (9) verschaltet ist und weiterhin der Pumpeninnenraum (3) über ein Überströmventil (16), aufweisend ein Ventilgehäuse (17), einen Ventilkolben (18) und eine in einem Federraum (15) angeordnete Ventilfeder (19), mit einer Rückströmleitung (7) hydraulisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Federraum (15) über eine Drosselschaltung mit dem von der Zumesseinheit (10) geschalteten hydraulischen Raum verbunden ist. Erfindungsgemäß wird ein Kraftstoffeinspritzsystem bereitgestellt, bei dem der Fülldruck eines Pumpenarbeitsraums (9) fördermengenabhängig einstellbar ist. Dies wird dadurch erreicht, dass der Federraum (15) über eine Drosselschaltung mit dem von der Zumesseinheit (10) geschalteten hydraulischen Raum verbunden ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem Tank, der über eine Vordruckpumpe mit einem Pumpeninnenraum einer Hochdruckpumpe verschaltet ist, wobei der Pumpeninnenraum über eine Zumesseinheit mit einem Pumpenarbeitsraum verschaltet ist und weiterhin der Pumpeninnenraum über ein Überströmventil, aufweisend ein Ventilgehäuse, einen Ventilkolben und eine in einem Federraum angeordnete Ventilfeder, mit einer Rückströmleitung hydraulisch verbunden ist.
Ein derartiges Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine ist aus der DE 10 2008 042 089 A1 bekannt. Bei diesem Kraftstoffeinspritzsystem ist der geschaltete hydraulische Raum der Zumesseinheit über eine Kraftstoffleitung mit drei Pumpenarbeitsräumen der Hochdruckpumpe verschaltet. Das Überströmventil dieses Kraftstoffeinspritzsystems weist einen hohlgebohrten Kolben mit einer eingesetzten Drossel auf, der den Federraum dieses Überströmventils mit dessen Zulauf verschaltet. Durch diese Ausgestaltung soll der Vordruck am Eingang der Zumesseinheit ausgeglichener als bisher reguliert werden und es sollen Quietschgeräusche auch bei Verwendung von Anschlussleitungen aus Stahl zuverlässig vermieden werden.
Weiterhin ist es bekannt, den von der Zumesseinheit geschalteten hydraulischen Raum über eine sogenannte Nullförderdrossel mit dem Tank oder einer Zulaufleitung zu der Vordruckpumpe zu verschalten. Durch eine solche Nullförderdrossel soll eine eventuelle Leckage der Zumesseinheit bei einer eingestellten Nullförderung abgeführt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffeinspritzsystem bereitzustellen, bei dem der Fülldruck eines Pumpenarbeitsraums fördermengenabhängig einstellbar ist.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Federraum über eine Drosselschaltung mit dem von der Zumesseinheit geschalteten hydraulischen Raum verbunden ist. Durch diese Drosselschaltung, die als Druckteiler wirkt, wird abhängig vom Druck, den die Zumesseinheit steuert, ein höherer oder geringerer Druck in dem Federraum des Überströmventils, das genauer ein Differenzdruckregelventil ist, eingestellt. Der Druck vor dem Überströmventil setzt sich damit aus dem rein mechanischen Anteil der Ventilfederkennlinie und dem hydraulischen Druck im Federraum zusammen. Da der Druck im Federraum variiert werden kann, lässt sich damit auch der Druck vor dem Überströmventil variieren.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Drosselschaltung eine Leitungsverbindung mit einer eingeschalteten Drossel. Da die Zumesseinheit und das Überströmventil normalerweise direkt in das Pumpengehäuse der Hochdruckpumpe integriert sind, kann die Leitungsverbindung beispielsweise als Verbindungskanal ausgebildet sein. Dabei wird die Drossel durch ein in den Verbindungskanal eingesetztes Drosselelement oder aber durch eine Durchmesserreduzierung bei dem Fertigungsvorgang der Leitungsverbindung realisiert.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Federraum mit der Rückströmleitung verschaltet, wobei in weiterer Ausgestaltung in die Rückströmleitung eine Rückströmdrossel eingeschaltet ist. Dabei kann die Rückströmleitung auch mit der Leitungsverbindung an beliebiger Stelle hinter der eingeschalteten Drossel verbunden sein, wobei die Rückströmdrossel stromabwärts dieser Verbindungsstelle in die Rückströmleitung eingeschaltet sein muss.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Drossel eine niedrigere Drosselrate als die Rückströmdrossel auf. Mit anderen Worten ist der Strömungsquerschnitt durch die Drossel größer als der durch die Rückströmdrossel. Durch diese Abstimmung steigt bei offener Zumesseinheit der Druck im Federraum an, während bei geschlossener Zumesseinheit der Druck im Federraum allmählich auf ungefähr das Rücklaufdruckniveau abfällt. Über eine geeignete Abstimmung der Durchmesser der Drossel und der Rückströmdrossel kann die Druckdifferenz zwischen der offenen Stellung und der geschlossenen Stellung der Zumesseinheit fast beliebig eingestellt werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Drossel und/oder der Rückströmdrossel ein Filter, der beispielsweise in Weiterbildung als Spaltfilter ausgebildet sein kann, vorgeschaltet. Durch einen solchen Filter bzw. Spaltfilter werden die Drosseln zuverlässig vor Schmutzpartikeln geschützt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Absteuerleitung des Überströmventils mit der Rückströmleitung verschaltet. Ebenso sind in weiterer Ausgestaltung Lagerschmierstoffabführleitungen der Hochdruckpumpe mit der Rückführleitung verschaltet. Durch diese Ausgestaltungen ist ein kompakter Aufbau des Kraftstoffeinspritzsystems im Bereich der Hochdruckpumpe möglich, indem schon in der Hochdruckpumpe alle entsprechenden Leitungen in die Rückströmleitung einmünden, die dann in geeigneter Weise über eine externe Leitungsverbindung mit dem Tank verschaltet ist.
Zusammenfassend wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung Folgendes erreicht:

– Ein fördermengenabhängiger Fülldruck wird appliziert, beispielsweise werden hohe Fülldrucke bei hohem Füllbedarf und geringe Fülldrücke, wenn nur kleine Kraftstoffmengen befördert werden müssen, eingestellt.
– Es wird ein deutlich erweiterter Arbeitsbereich erzielt, das heißt, es können variable Druckniveaus stabil eingeregelt werden. Mit einem einzigen Überströmventil (mit nur einer Einstellung) können über Variation der Drosseldurchmesser der Drossel und der Rückströmdrossel unterschiedliche Druckniveaus erzielt werden.
– Es wird eine geringe Bauteilbelastung vor allem der Ventilfeder erreicht.
– Es wird eine Kostenreduktion wegen der Vermeidung von Variationen und der Vermeidung von Einsatz von hochwertigen Ventilfedern erreicht, wobei gleichzeitig die Regeldrücke höher als bei bekannten Lösungen einstellbar sind.
– Es besteht ein geringerer Bauraumbedarf, da mit zunehmendem Regeldruck bei bekannten Ausgestaltungen auch die Federlänge der Ventilfeder zunimmt, insbesondere bei Auslegung einer ausreichenden Schwinglänge bei Druckpulsationen.
– Bei sogenannten Ein-Steller-Systemen (Regeldruckregelung nur über die Zumesseinheit), kann die Drossel zusätzlich die Funktion einer Nullförderdrossel übernehmen.
– Die Rückströmdrossel kann zusätzlich die Federraum-Dämpfungsdrossel übernehmen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in der Figur dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ausführungsform der Erfindung
Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung das Zusammenwirken der wesentlichen Komponenten eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems. Von einer Vordruckpumpe 1 wird aus einem Tank 2 Kraftstoff über eine Filtereinrichtung in einen Pumpeninnenraum 3 einer Hochdruckpumpe 5 gefördert.
Die Hochdruckpumpe 5 weist ein Pumpengehäuse auf, in dem eine Pumpennockenwelle drehbar in Lagerstellen 4a, 4b gelagert ist. Die Lagerstellen 4a, 4b sind kraftstoffgeschmiert und über Lagerschmierstoffabführleitungen 6a, 6b wird der an den Lagerstellen 4a, 4b aus dem Pumpeninnenraum 3 austretende Kraftstoff in eine Rückführleitung 7, die in den Tank 2 einmündet, abgeführt. Die Pumpennockenwelle bewegt über einen Rollenstößel einen Pumpenkolben 8 bei einer Drehbewegung der Pumpennockenwelle translatorisch auf und ab. Der Pumpenkolben 8 wirkt mit einem Pumpenarbeitsraum 9 zusammen, der über eine Zumesseinheit 10 mit dem Pumpeninnenraum 3 verschaltbar ist. Mit der Zumesseinheit 10 ist die dem Pumpenarbeitsraum 9 zuzuführende Kraftstoffmenge beispielsweise in Abhängigkeit eines Drucks in einem Hochdruckspeicher beliebig einstellbar. Bei einer Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 8 wird der in dem Pumpenarbeitsraum eingebrachte Kraftstoff über eine Hochdruckleitung 11 in den Hochdruckspeicher gefördert. Ein für diesen Fördergang notwendiges Saugventil für den in den Arbeitsraum 9 eingebrachten Kraftstoff und ein Rückschlagventil zur Absperrung der Hochdruckleitung 11 sind direkt in einen Pumpenzylinderkopf 12 der Hochdruckpumpe 5 eingesetzt.
Der von der Zumesseinheit geschaltete hydraulische Raum (dargestellt durch eine Verbindungsleitung 13 zu dem Pumpenarbeitsraum 9) ist über eine Leitungsverbindung 14 mit einem Federraum eines Überströmventils 16 direkt oder indirekt verbunden. Das Überströmventil 16 weist ein Ventilgehäuse 17 auf, in dem ein Ventilkolben 18 gegen die Kraft einer Ventilfeder 19 verstellt werden kann. Ein Ventilsteuerraum 20 ist mit dem Pumpeninnenraum 3 (oder der Zuführleitung zu der Zumesseinheit 10) ebenfalls über Einschaltung eines Filters verschaltet. Bei steigendem Kraftstoffdruck in dem Pumpeninnenraum 3 durch eine geschlossene Zumesseinheit 10 wird der Ventilkolben 18 in Richtung zu dem Federraum 15 bewegt und gibt eine Absteueröffnung frei, die mit einer Absteuerleitung 21, die ebenfalls in die Rückführleitung 7 einmündet, verschaltet ist. Über diese Absteuerleitung 21 wird beispielsweise bei einer eingestellten Null-Förderung der von der Vordruckpumpe 1 geförderte und nicht zur Lagerschmierung benötigte Kraftstoff abgesteuert.
Wie ausgeführt, ist der von der Zumesseinheit 10 geschaltete hydraulische Raum (Verbindungsleitung 13) über eine Leitungsverbindung 14 mit dem Federraum 15 verschaltet. Dabei ist in die Leitungsverbindung 14 eine Drossel 22 eingeschaltet. Weiterhin ist der Federraum 15 mit der Rückströmleitung 7 verschaltet, wobei in die Rückströmleitung 7 federraumnah eine Rückströmdrossel 23 eingesetzt ist. Ist die Leitungsverbindung 14 – wie dargestellt – über die Rückströmleitung 7 mit dem Federraum 15 verschaltet, ist die Rückströmdrossel 23 in jedem Fall stromabwärts der Einmündestelle angeordnet. Der Drosseldurchmesser der Drossel 22 ist größer als der Drosseldurchmesser der Rückströmdrossel 23, so dass bei geöffneter Zumesseinheit 10 der Druck in dem Federraum 15 ansteigt, während der Druck in dem Federraum 15 bei geschlossener Zumesseinheit 10 kontinuierlich auf den Druck in der Rückströmleitung 7 abgebaut wird.
Der Drossel 22 und der Rückströmdrossel 23 können Filter insbesondere Spaltfilter vorgeschaltet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008042089 A1 [0002]

Claims

Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem Tank (2), der über eine Vordruckpumpe (1) mit einem Pumpeninnenraum (3) einer Hochdruckpumpe (5) verschaltet ist, wobei der Pumpeninnenraum (3) über eine Zumesseinheit (10) mit einem Pumpenarbeitsraum (9) verschaltet ist und weiterhin der Pumpeninnenraum (3) über ein Überströmventil (16), aufweisend ein Ventilgehäuse (17), einen Ventilkolben (18) und eine in einem Federraum (15) angeordnete Ventilfeder (19), mit einer Rückströmleitung (7) hydraulisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Federraum (15) über eine Drosselschaltung mit dem von der Zumesseinheit (10) geschalteten hydraulischen Raum verbunden ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselschaltung eine Leitungsverbindung (14) mit einer eingeschalteten Drossel (14) ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federraum (15) mit der Rückströmleitung (7) verschaltet ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Rückströmleitung (7) eine Rückströmdrossel (23) eingeschaltet ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (22) eine niedrigere Drosselrate als die Rückströmdrossel (23) aufweist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drossel (22) und/oder der Rückströmdrossel (23) jeweils ein Filter vorgeschaltet ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter ein Spaltfilter ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Absteuerleitung (21) des Überströmventils (16) mit der Rückströmleitung (7) verschaltet ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Lagerschmierstoffabführleitungen (6a, 6b) der Hochdruckpumpe (5) mit der Rückführleitung (7) verschaltet sind.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückströmleitung (7) in den Tank (2) einmündet.