DE102011084675A1

DE102011084675A1 - Niederdruckkreislauf für ein Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE102011084675A1
Application number: DE102011084675A
Authority: DE
Inventors: Francesco Lucarelli
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2013-04-18

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Niederdruckkreislauf für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, umfassend eine Vorförderpumpe (1), mittels welcher Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (2) über Kraftstoffleitungen (3) einer Hochdruckpumpe (4) zuführbar ist, und einen zwischen Vorförderpumpe (1) und Hochdruckpumpe (4) angeordneten Kraftstofffilter (5), wobei zur Druckbegrenzung im Niederdruckkreislauf ein Überströmventil (6) stromabwärts der Vorförderpumpe (1) und stromaufwärts des Kraftstofffilters (5) angeordnet ist. Erfindungsgemäß umfasst der Niederdruckkreislauf zur Reduktion von Druckpulsationen ferner ein Ausgleichsvolumen (7), das zwischen der Vorförderpumpe (1) und dem Kraftstofffilter (5) ausgebildet und über wenigstens einen federbelasteten Ausgleichskolben (8) variabel ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Niederdruckkreislauf für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Bei Common-Rail-Einspritzsystemen wird eine Hochdruckpumpe zur Druckerzeugung eingesetzt. Die Versorgung der Hochdruckpumpe mit Kraftstoff erfolgt mittels einer Vorförderpumpe, die beispielsweise als Zahnradpumpe ausgebildet sein kann. Zwischen der Hochdruckpumpe und der Vorförderpumpe ist zur Sicherstellung einer ausreichenden Kraftstoffqualität in der Regel ein Kraftstofffilter angeordnet. Der Kraftstofffilter befindet sich somit auf der Druckseite der Vorförderpumpe. Aufgrund Partikelbeladung und äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Versulzen bei niedrigen Temperaturen, kann jedoch der Druck auf der Druckseite der Vorförderpumpe stark ansteigen. Um einen zu hohen Druckanstieg zu verhindern, weist das System ein Sicherheitsventil in Form eines Überströmventils auf, welches bei Überschreiten eines vorgebbaren Grenzdrucks öffnet und auf diese Weise eine Druckentlastung bewirkt.
Messungen haben jedoch gezeigt, dass bei geöffnetem Überströmventil hohe Druckspitzen im Bereich des Pumpenaustritts und des Kraftstofffilters auftreten, die zu Problemen im System führen können. Beispielsweise kann es aufgrund der Druckspitzen zu Bauteilundichtigkeiten und/oder Leitungsbrüchen kommen. Die Druckspitzen liegen darin begründet, dass das hydraulische System beim Öffnen und Schließen des Überströmventils zu Schwingungen angeregt wird. Dies führt zu Druckpulsationen mit Druckspitzen, welche bei etwa 80 bar liegen können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Auftreten derartiger Druckpulsationen in einem Niederdruckkreislauf der vorstehend genannten Art zu verringern. Auf diese Weise soll ein robuster Niederdruckkreislauf geschaffen werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Niederdruckkreislauf mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Offenbarung der Erfindung
Der vorgeschlagene Niederdruckkreislauf für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, umfasst eine Vorförderpumpe, mittels welcher Kraftstoff aus einem Kraftstofftank über Kraftstoffleitungen einer Hochdruckpumpe zuführbar ist, sowie einen zwischen Vorförderpumpe und Hochdruckpumpe angeordneten Kraftstofffilter. Zur Druckbegrenzung ist im Niederdruckkreislauf ein Überströmventil stromabwärts der Vorförderpumpe und stromaufwärts des Kraftstofffilters angeordnet. Zur Reduktion von Druckpulsationen umfasst der Niederdruckkreislauf erfindungsgemäß ferner ein Ausgleichsvolumen, das zwischen der Vorförderpumpe und dem Kraftstofffilter ausgebildet und über wenigstens einen federbelasteten Ausgleichskolben variabel ist.
Das Ausgleichsvolumen wird demnach durch wenigstens einen federbelasteten Ausgleichskolben begrenzt, so dass bei Überschreiten eines bestimmten Drucks der Kolben entgegen der Federkraft der den Kolben belastenden Feder verschoben wird. Dadurch nimmt das Ausgleichsvolumen zu. Auf diese Weise können bei entsprechender Auslegung der Masse des Kolbens und/oder der Federrate der den Kolben belastenden Feder Druckpulsationen wirksam kompensiert werden.
Bevorzugt sind mehrere federbelastete Ausgleichskolben zur Veränderung des Ausgleichsvolumens parallel geschaltet. Weiterhin bevorzugt unterscheiden sich die mehreren Ausgleichskolben hinsichtlich ihrer Masse, um eine optimale Auslegung des Ausgleichsystems für einen möglichst großen Drehzahlbereich realisieren zu können. Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch die Federbelastung der Ausgleichskolben unterschiedlich hoch gewählt sein. Das heißt, dass sich die Federn hinsichtlich ihrer Federrate unterscheiden.
Zur Abführung einer insbesondere über den Führungsbereich der Kolben austretenden Leckagemenge ist das Ausgleichsvolumen vorzugsweise an eine Rücklaufleitung angeschlossen. Die Rücklaufleitung führt weiterhin vorzugsweise zurück in den Kraftstofftank, so dass die Leckagemenge im Niederdruckkreislauf verbleibt.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Vorförderpumpe als Zahnradpumpe ausgebildet ist. Eine solche ist einfach aufgebaut und robust.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einem erfindungsgemäßen Niederdruckkreislauf.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Wie der schematischen Darstellung der einzigen Figur zu entnehmen ist weist ein erfindungsgemäßer Niederdruckkreislauf eine Vorförderpumpe 1 und eine Hochdruckpumpe 4 auf, welche über Kraftstoffleitungen 3 verbunden sind. Die Vorförderpumpe 1 saugt Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 2 an und führt diesen über die Leitungen 3 der Hochdruckpumpe 4 zu. Um im Kraftstoff enthaltene unerwünschte Partikel von der Hochdruckpumpe 4 fern zu halten, ist zwischen der Vorförderpumpe 1 und der Hochdruckpumpe 4 ein Kraftstofffilter 5 angeordnet.
Der Filter 5 kann versulzen und/oder so stark verschmutzt sein, dass der Druck in der Kraftstoffleitung 3 stromaufwärts des Filters 5 ansteigt. Um eine Schädigung der Leitung 3 zu verhindern, ist zwischen der Vorförderpumpe 1 und dem Kraftstofffilter 5 ein Überströmventil 6 angeordnet, das bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzdrucks öffnet und somit die Leitung 3 entlastet. Die Überströmmenge wird der Saugseite der Vorförderpumpe 1 zugeführt.
Das Öffnen und Schließen des Überströmventils 6 führt zu Druckpulsationen im Niederdruckkreislauf, welche zu Bauteilundichtigkeiten und/oder Schäden an den Bauteilen und/oder Leitungen des Niederdruckkreislaufes führen können. Zudem erhöht sich die Kavitationsgefahr im Bereich des Gehäuses der Vorförderpumpe 1. Um dem entgegen zu wirken, weist der erfindungsgemäße Niederdruckkreislauf ein Ausgleichsvolumen 7 auf, das stromabwärts der Vorförderpumpe 1 und stromaufwärts des Kraftstofffilters 5 an die Leitung 3 angeschlossen ist und von mehreren federbelasteten Ausgleichskolben 8 begrenzt wird. Die Masse der Kolben 8 sowie die Federkraft der die Kolben 8 belastenden Federn sind derart ausgelegt, dass bei Überschreiten eines bestimmten Drucks in der Leitung 3 die Kolben 8 dem Druck ausweichen und ein größeres Volumen freigegeben. Druckpulsationen können auf diese Weise ausgeglichen werden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ausgleichsvolumen 7 an eine Rücklaufleitung 9 angeschlossen, um eine etwaige über den Führungsbereich der Kolben 8 abströmende Leckagemenge wieder dem Kraftstofftank 2 zuzuführen.

Claims

Niederdruckkreislauf für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, umfassend eine Vorförderpumpe (1), mittels welcher Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (2) über Kraftstoffleitungen (3) einer Hochdruckpumpe (4) zuführbar ist, und einen zwischen Vorförderpumpe (1) und Hochdruckpumpe (4) angeordneten Kraftstofffilter (5), wobei zur Druckbegrenzung im Niederdruckkreislauf ein Überströmventil (6) stromabwärts der Vorförderpumpe (1) und stromaufwärts des Kraftstofffilters (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckkreislauf zur Reduktion von Druckpulsationen ferner ein Ausgleichsvolumen (7) umfasst, das zwischen der Vorförderpumpe (1) und dem Kraftstofffilter (5) ausgebildet und über wenigstens einen federbelasteten Ausgleichskolben (8) variabel ist.
Niederdruckkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere federbelastete Ausgleichskolben (8) zur Veränderung des Ausgleichsvolumens (7) parallel geschaltet sind.
Niederdruckkreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mehreren Ausgleichskolben (8) hinsichtlich ihrer Masse unterscheiden und/oder die Federbelastung der Ausgleichskolben (8) unterschiedlich hoch gewählt ist.
Niederdruckkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsvolumen (7) zur Abführung einer Leckagemenge an eine Rücklaufleitung (9) angeschlossen ist.
Niederdruckkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorförderpumpe (1) als Zahnradpumpe ausgebildet ist.