DE102011082704A1

DE102011082704A1 - Kraftstoffhochdruckpumpe für ein Einspritzsystem

Info

Publication number: DE102011082704A1
Application number: DE201110082704
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Traub
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2013-03-14
Also published as: WO2013037542A1; EP2756184B1; EP2756184A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe (5) für ein Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einem Pumpengehäuse (16) und einem in einem Pumpenzylinder geführten, translatorisch auf und ab bewegbaren Pumpenkolben (14), wobei ein Temperatursensor (22) zur Ermittlung einer Temperatur des von der Kraftstoffhochdruckpumpe (5) geförderten Kraftstoffs, vorgesehen ist. Erfindungsgemäß wird eine Kraftstoffhochdruckpumpe (5) bereitgestellt, deren Robustheit gesteigert ist. Erreicht wird dies dadurch, dass der Temperatursensor (22) im Bereich der Kraftstoffhochdruckpumpe (5) angeordnet ist. Insbesondere wird der Pumpenkolben (14) durch einen Stößel (17) bewegt, der in einer Aufnahme (13) geführt ist und in dieser einen oberen Stößelraum (20) begrenzt, und der Temperatursensor (22) ist im Bereich des oberen Stößelraums (20) oder einer Verbindungsleitung (21) zwischen zwei oberen Stößelräumen (20) angeordnet. Vorzugsweise wird die vom Temperatursensor (22) erfasste Temperatur zur Steuerung einer Niederdruckpumpe (2) und somit zur Regelung der Kühlung der Kraftstoffhochdruckpumpe (5) verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe für ein Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einem Pumpengehäuse und einem in einem Pumpenzylinder geführten, translatorisch auf und ab bewegbaren Pumpenkolben, wobei ein Temperatursensor zur Ermittlung einer Temperatur eines von der Kraftstoffhochdruckpumpe geförderten Mediums, insbesondere Kraftstoff, vorgesehen ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffhochdruckpumpe eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine, wobei von der Kraftstoffhochdruckpumpe von einem Niederdrucksystem zugeführter Kraftstoff in einen Hochdruckspeicher gefördert wird.
Stand der Technik
Eine derartige Kraftstoffhochdruckpumpe ist aus der DE 10 2006 048 717 A1 bekannt. Diese Kraftstoffhochdruckpumpe weist einen Temperatursensor auf, der in einer Absteuerleitung der Kraftstoffhochdruckpumpe in einen Kraftstofftank angeordnet ist. Der Temperatursensor misst die Temperatur des abgesteuerten Kraftstoffs, wobei diese Temperatur bei der Erstellung des Pumpenkennfeldes verwendet wird. Weiterhin ist ein Drucksensor vorgesehen, der den in der entsprechenden Leitung herrschenden Druck misst. Insbesondere die gemessene Kraftstofftemperatur wird verwendet, um deren Einfluss auf den Druckaufbau innerhalb der Kraftstoffhochdruckpumpe und auf die eingespritzte Kraftstoffmenge und dementsprechend auf die Zumessgenauigkeit besser berücksichtigen zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffhochdruckpumpe bereit zu stellen, deren Robustheit gesteigert ist.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Temperatursensor an der Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere im Bereich des Pumpenzylinders, angeordnet ist. Gemäß dem Verfahren zum Betreiben einer solchen Kraftstoffhochdruckpumpe wird mittels des Temperatursensors eine Kraftstofftemperatur in einem Bereich der Kraftstoffhochdruckpumpe gemessen und der Messwert wird zur Steuerung der Kühlung der Kraftstoffhochdruckpumpe herangezogen. Durch diese Ausgestaltung ist eine effektive Kühlung der Kraftstoffhochdruckpumpe möglich, da nunmehr die tatsächlich auftretende Temperatur in den thermisch belasteten Bereichen der Kraftstoffhochdruckpumpe bekannt ist. Insbesondere bei hohen Temperaturen in der Kraftstoffhochdruckpumpe, hervorgerufen durch zum Beispiel schlecht schmierende oder niedrig viskose Kraftstoffe, kann somit über eine Erhöhung der die Kraftstoffhochdruckpumpe durchströmenden Kühlmenge des Kraftstoffs die Robustheit der Kraftstoffhochdruckpumpe und somit des gesamten Einspritzsystems gesteigert werden.
Weiterhin kann nach dem Erreichen von einem Temperatur-Grenzwert und nicht weiter zu erhöhender Kühlmenge die Förderleistung der Kraftstoffhochdruckpumpe begrenzt oder reduziert werden, um eine Schädigung der Kraftstoffhochdruckpumpe zu vermeiden.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Temperatursensor in einem oberen Stößelraum angeordnet. In dem oberen Stößelraum treten benachbart zu dem Hochdruckpumpenarbeitsraum die maximal zu erwartenden Kraftstofftemperaturen auf, so dass der Bereich des oberen Stößelraums besonders zur Temperaturmessung geeignet ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Temperatursensor in einer Verbindungsleitung zwischen zwei oberen Stößelräumen der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft bei einer sogenannten Zweistempel-Kraftstoffhochdruckpumpe anwendbar, da die Verbindungsleitung die beiden jeweiligen oberen Stößelräume miteinander verbindet und somit mit nur einem Temperatursensor die (Misch-)Temperatur der beiden oberen Stößelräume ermittelt werden kann. Hierbei ist davon auszugehen, dass die Temperaturen in den beiden oberen Stößelräumen normalerweise zumindest angenähert gleiche Werte aufweisen. Sollte aber die Temperatur in einem oberen Stößelraum deutlich höher sein, wird dies zumindest annäherungsweise erfasst.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Temperatursensor mit einem Steuergerät zur Steuerung einer Niederdruckpumpe des Einspritzsystems verschaltet. Dadurch kann die Förderung der Niederdruckpumpe, die bevorzugt eine elektrische Niederdruckpumpe ist, in einfacher Weise gesteuert werden. Das Steuergerät kann ein eigenständiges Steuergerät nur zur Steuerung der Niederdruckpumpe sein. Bevorzugt ist das Steuergerät ein Brennkraftmaschinensteuergerät, das alle Funktionen der Brennkraftmaschine und insbesondere des gesamten Einspritzsystems steuert beziehungsweise regelt. Die zusätzliche Funktion ist praktisch ohne Mehraufwand in das Steuergerät integrierbar.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Kraftstoffhochdruckpumpe kraftstoffgekühlt. Ist die Kraftstoffpumpe von einem anderen Medium, beispielsweise Öl, gekühlt und geschmiert, ist der Gegenstand der Erfindung auch auf eine solche Kraftstoffhochdruckpumpe anwendbar, indem dann die gemessene Kraftstofftemperatur zur Regelung beispielsweise der Ölförderpumpe herangezogen wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 ein schematisches Schaltschema eines Niederdruckkreislaufs eines Einspritzsystems mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe und
2 eine Seitenansicht einer schematisch dargestellten Kraftstoffhochdruckpumpe, die als Zweistempel-Kraftstoffhochdruckpumpe ausgebildet ist.
Das in der 1 dargestellte Niederdrucksystem eines des Einspritzsystems weist einen Tank 1 auf, aus dem von einer Niederdruckpumpe 2 Kraftstoff über einen Filter 3 in einen Triebwerksraum 4 einer Kraftstoffhochdruckpumpe 5 gefördert wird. Die Niederdruckpumpe 2 wird elektrisch betrieben und ist somit bezüglich ihrer Förderleistung leicht regelbar.
In dem Triebwerksraum 4 der Kraftstoffhochdruckpumpe 5 ist eine Nockenwelle 6 (2) drehbar in einem Gehäuselager 7 und einem Flanschlager 8 gelagert. Das Gehäuselager 7 und das Flanschlager 8 sind beide kraftstoffgeschmiert, wobei die zur Schmierung herangezogene Teilmenge von der dem Triebwerksraum 4 zugeführten Kraftstoffmenge über eine Rücklaufleitung 9 zu dem Tank 1 abgeführt wird. Ein weiterer Teilstrom des dem Triebwerksraum 4 zugeführten Kraftstoffs wird einer Zumesseinheit 10 zugeführt, die die dem Hochdruckpumpenarbeitsraum 11 über ein Saugventil 12 zugeführte Kraftstoffmenge bestimmt. Der dem Hochdruckpumpenarbeitsraum 11 zugeführte Kraftstoff wird von einem in einem Pumpenzylinder von der Nockenwelle 6 translatorisch auf und ab bewegten Pumpenkolben 14 (2) über ein Rückschlagventil in einen Hochdruckspeicher des Kraftstoffeinspritzsystems gefördert. Aus dem Hochdruckspeicher wird von Kraftstoffinjektoren Kraftstoff bedarfsweise zur Einspritzung in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine entnommen.
Vor der Zuführung zu der Zumesseinheit 10 zweigt eine Leitung ab, in die ein Überströmventil 15 eingesetzt ist und wobei der Ausgang aus dem Überströmventil 15 in die Rücklaufleitung 9 einmündet. Von der Zumesseinheit 10 nicht in den Hochdruckpumpenarbeitsraum 11 weitergeführter Kraftstoff wird somit über das Überströmventil 15 und die Rücklaufleitung 9 zurück in den Tank 1 geleitet.
Die Seitenansicht der in 2 zeigt eine schematisch dargestellte Zweistempel-Kraftstoffhochdruckpumpe 5, wobei die Erfindung aber auch bei einer Einstempel- oder Dreistempel-Kraftstoffhochdruckpumpe 5 anwendbar ist. Die Zweistempel-Kraftstoffhochdruckpumpe 5 weist ein Pumpengehäuse 16 auf, in dem die Nockenwelle 6 drehbar gelagert ist. Bei einer Drehbewegung der Nockenwelle 6 bewegt diese mit ihren Nocken jeweils einen Rollenstößel 17 der beiden Pumpenelemente auf und ab. Jeder der beiden Rollenstößel 17 wirkt mit einem Pumpenkolben 14 zusammen, und ist in einer Aufnahme in Form einer Bohrung 13 translatorisch auf und ab bewegbar geführt. Jeder der Pumpenkolben 14 wirkt – wie bereits unter 1 beschrieben – mit einem Hochdruckpumpenarbeitsraum 11 zur Förderung von Kraftstoff in einen Hochdruckspeicher zusammen. Dabei wird in dem Hochdruckspeicher beispielsweise ein Kraftstoffdruck von circa 1600 bar eingestellt.
Der Pumpenkolben 14 und mit diesem zusammen der Rollenstößel 17 wird von einer Pumpenfeder 18, die sich an einem Pumpenzylinderkopf und einem Pumpenkolbenfuß 19 abstützt, gegen die Nockenwelle 6 gedrückt. Die Pumpenfeder 18 ist in einem oberen Stößelraum 20 in der Bohrung 13 angeordnet, wobei der obere Stößelraum 20 über eine Verbindungsbohrung in dem Pumpengehäuse 16 mit dem Triebwerksraum 4 verbunden ist. Weiterhin sind die beiden oberen Stößelräume 20 der beiden Pumpenelemente über eine Verbindungsleitung 21, die bevorzugt als Bohrung ausgebildet ist, miteinander verbunden. Der obere Stößelraum 20 ist nahe dem Hochdruckpumpenarbeitsraum 11 angeordnet, so dass der obere Stößelraum 20 ein Bereich der Kraftstoffhochdruckpumpe 5 ist, in dem hohe Kraftstofftemperaturen herrschen.
Bei Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe 5 erfolgt ein intensiver Kraftstoffaustausch zwischen dem Triebwerksraum 4 und den beiden durch die Verbindungsleitung 21 miteinander verbundenen oberen Stößelräumen 20. Ein Temperatursensor 22 wird im Bereich der Verbindungsleitung 21 oder des oberen Stößelraums 20 (bei nur einem Pumpenelement) angeordnet. Der Temperatursensor 22 erfasst die in dem oberen Stößelraum 20 oder der Verbindungsleitung 21 herrschende Kraftstofftemperatur und führt diese einem Steuergerät, das beispielsweise das Steuergerät zur elektronischen Dieselregelung (EDC) ist, zu. Von diesem Steuergerät wird unter anderem die elektrisch betriebene Niederdruckpumpe 2 in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur gesteuert. Insbesondere bei hohen gemessenen Temperaturen wird die Förderleistung der elektrisch betriebenen Niederdruckpumpe 2 erhöht und somit die Kühlung der Kraftstoffhochdruckpumpe 5 intensiviert.
Das Pumpengehäuse 16 weist schließlich eine Zulaufbohrung 23 auf, über die der von der elektrischen Niederdruckpumpe geförderte Kraftstoff in den Triebwerksraum 4 eintritt. Eine Rücklaufbohrung 24 führt zu dem Überströmventil 15 oder das Überströmventil 15 ist in die Rücklaufbohrung eingesetzt und die Rücklaufleitung 9 ist an die Rücklaufbohrung angeschlossen. Die Zumesseinheit ist entgegen der Darstellung der 1 normalerweise in das Pumpengehäuse 16 eingebaut und mittels einer internen Verbindung mit dem Hochdruckpumpenarbeitsraum über das Saugventil verbunden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006048717 A1 [0002]

Claims

Kraftstoffhochdruckpumpe (5) für ein Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einem Pumpengehäuse (16) und mit wenigstens einem in einem Pumpenzylinder geführten, translatorisch auf und ab bewegbaren Pumpenkolben (14), wobei ein Temperatursensor (22) zur Ermittlung einer Temperatur eines von der Kraftstoffhochdruckpumpe (5) geförderten Mediums, insbesondere Kraftstoff, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (22) an der Kraftstoffhochdruckpumpe (5) angeordnet ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben über einen Stößel (17) bewegbar ist, der in einer Aufnahme (13) geführt ist und dass der Temperatursensor (22) im Bereich der Aufnahme (13) angeordnet ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe (5) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (17) in der Aufnahme (13) einen einer Antriebswelle (6) abgewandten oberen Stößelraum (20) begrenzt und dass der Temperatursensor (22) in dem oberen Stößelraum (20) angeordnet ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe (5) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (17) in der Aufnahme (13) einen einer Antriebswelle (6) abgewandten oberen Stößelraum (20) begrenzt, dass zwei Pumpenkolben (14) mit jeweils einem Stößel (17) vorgesehen sind und dass der Temperatursensor (22) in einer Verbindungsleitung (21) zwischen zwei oberen Stößelräumen (20) der Kraftstoffhochdruckpumpe (5) angeordnet ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (22) mit einem Steuergerät zur Steuerung einer Niederdruckpumpe (2) des Einspritzsystems verschaltet ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe (5) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruckpumpe (2) eine elektrisch betriebene Niederdruckpumpe (2) ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffhochdruckpumpe (5) kraftstoffgekühlt ist.
Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffhochdruckpumpe (5) eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine, wobei von der Kraftstoffhochdruckpumpe (5) von einem Niederdrucksystem zugeführter Kraftstoff in einen Hochdruckspeicher gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraftstofftemperatur in einem Bereich der Kraftstoffhochdruckpumpe (5) mittels eines Temperatursensors (22) erfasst wird und dass ein ermittelter Temperaturwert zur Steuerung der Kühlung der Kraftstoffhochdruckpumpe (5) herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Triebwerksraum (4) der Kraftstoffhochdruckpumpe (5) von mittels einer elektrischen Niederdruckpumpe (2) geförderten Kraftstoff gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleistung der elektrischen Niederdruckpumpe (2) zur Einstellung der Kühlung der Hochdruckpumpe (5) geregelt wird.