DE102013224387B4 - Kraftstoffeinspritzsystem sowie Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems - Google Patents

Kraftstoffeinspritzsystem sowie Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems Download PDF

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Abstract

Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere Common-Rail-Einspritzsystem, umfassend eine volumetrisch nicht-ausgeglichene Hochdruckpumpe (1) mit nur einem Hochdruckelement (2), ferner umfassend ein Überströmventil (3) zur Regelung des Zulaufdrucks der Hochdruckpumpe (1), wobei das Überströmventil (3) ein gegen die Federkraft einer Feder (4) verschiebbares Ventilglied (5) zur Freigabe wenigstens einer Absteueröffnung (6) besitzt, über welche ein Zulaufbereich (7) der Hochdruckpumpe (1) mit einer Rücklaufleitung (8) des Kraftstoffeinspritzsystems verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil (3) ein auf ein Verdrängungsvolumen (Q) der Hochdruckpumpe (1) abgestimmtes aktivierbares Speichervolumen besitzt, das bei einer theoretischen Druckamplitude von maximal 1 bar im Zulaufbereich (7) zumindest der Hälfte des Verdrängungsvolumens (Q) entspricht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 7.
  • Stand der Technik
  • Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2011 006 099 A1 geht ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Hochdruckpumpe hervor, welche gattungsbildend ist. Ferner wird in dieser Druckschrift ein Verfahren zur aktiven Pulsationsdämpfung im Niederdruckbereich eines Kraftstoffeinspritzsystems offenbart.
  • Die in der DE 10 2011 006 099 A1 beschriebene Hochdruckpumpe umfasst wenigstens ein Pumpenelement, das einen über einen Nocken- oder Exzentertrieb zu einer Hubbewegung antreibbaren Pumpenkolben besitzt. Im Saughub des Pumpenkolbens wird Kraftstoff über ein Saugventil aus einem Niederdruckbereich angesaugt und im Förderhub des Pumpenkolbens verdichtet und unter hohem Druck über ein Auslassventil einem Hochdruckspeicher zugeführt. Insbesondere bei Hochdruckpumpen, welche nur ein Pumpenelement und/oder wenigstens ein Pumpenelement mit einem nicht symmetrischen Hubverlauf aufweisen, d.h. bei Hochdruckpumpen, die volumetrisch nicht ausgeglichen sind, können Druckpulsationen auftreten, die sich insbesondere im Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems niederschlagen. Die Druckpulsationen führen zu einer erhöhten Belastung der im Niederdruckbereich angeordneten Komponenten, so dass es Maßnahmen zu treffen gilt, diese auszugleichen bzw. zu dämpfen.
  • In der DE 10 2011 006 099 A1 wird zur Vermeidung bzw. zur Verringerung von Druckpulsationen im Niederdruckbereich eines Kraftstoffeinspritzsystems die Verwendung einer Hochdruckpumpe in Kombination mit einer als Elektrokraftstoffpumpe ausgelegten Vorförderpumpe vorgeschlagen. Die Elektrokraftstoffpumpe ist dynamisch drehzahlgeregelt und liefert neben einer Grundmenge eine modulierbare zusätzliche Menge. Über die zusätzlich geförderte Kraftstoffmenge der dynamisch drehzahlgeregelten Elektrokraftstoffpumpe werden Druckpulsationen in den Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems gezielt eingebracht, die gegenläufig zu den Druckpulsationen sind, die aufgrund von Ungleichförmigkeiten der Hochdruckpumpe entstehen. Dies ermöglicht eine gezielte Kompensation der unerwünschten Druckpulsationen und somit eine aktive Pulsationsdämpfung.
  • Die Druckschrift DE 101 18 936 A1 zeigt ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Dämpfer zur Vermeidung von Druckpulsationen. Die Druckschrift DE 10 2009 045 894 A1 zeigt ein weiteres Kraftstoffeinspritzsystem mit einfederndem Ventilglied.
  • Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, anzugeben, das eine volumetrisch nicht-ausgeglichene Hochdruckpumpe mit nur einem Hochdruckelement umfasst und - unabhängig von der konkreten Ausgestaltung einer vorgeschalteten Vorförderpumpe - weniger zu Druckpulsationen und/oder Volumenstromungleichförmigkeiten im Niederdruckbereich neigt. Ferner soll ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, umfassend eine volumetrisch nicht-ausgeglichene Hochdruckpumpe mit nur einem Hochdruckelement, angeben werden, bei dem Druckpulsationen und/oder Volumenstromungleichförmigkeiten im Niederdruckbereich deutlich reduziert sind.
  • Zur Lösung der Aufgabe werden ein Kraftstoffeinspritzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß Anspruch 7 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das vorgeschlagene Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere Common-Rail-Einspritzsystem, umfasst eine volumetrisch nicht-ausgeglichene Hochdruckpumpe mit nur einem Hochdruckelement sowie ein Überströmventil zur Regelung des Zulaufdrucks der Hochdruckpumpe. Das Überströmventil besitzt ein gegen die Federkraft einer Feder verschiebbares Ventilglied zur Freigabe wenigstens einer Absteueröffnung, über welche ein Zulaufbereich der Hochdruckpumpe mit einer Rücklaufleitung des Kraftstoffeinspritzsystems verbindbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Überströmventil zur Volumenkompensation ein auf ein Verdrängungsvolumen Qgeo der Hochdruckpumpe abgestimmtes aktivierbares Speichervolumen besitzt, das bei einer theoretischen Druckamplitude von maximal 1 bar im Zulaufbereich zumindest der Hälfte des Verdrängungsvolumens Qgeo entspricht. Das Überströmventil ist damit bezüglich der Eigenfrequenz derart ausgelegt, dass es eine Volumenkompensation über den gesamten zu erwartenden Frequenzbereich der von der Hochdruckpumpe erzeugten Anregung ermöglicht. Auf diese Weise wird der Eintrag von Druckpulsationen in den Niederdruckbereich verhindert oder zumindest deutlich verringert. Damit sinkt die Belastung der im Niederdruckbereich angeordneten Komponenten und einer Funktionsbeeinträchtigung angrenzender Komponenten wird entgegen gewirkt. Die Reduzierung von Druckpulsationen im Niederdruckbereich führt ferner zu einer geringeren Geräuschentwicklung durch Bauteilschwingungen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Speichervolumen des Überströmventils über eine Verschiebung des Ventilgliedes gegen die Federkraft der Feder aktivierbar. Das Speichervolumen des Überströmventils wird demnach über ein Feder-Masse-System bereit gestellt. Zwar sind Überströmventile häufig als Kolbenschieberventile mit einem federbelasteten Ventilkolben ausgelegt und bilden demnach ein Feder-Masse-System aus, die hierüber erreichbare Volumenkompensation ist jedoch stark begrenzt und/oder erfordert große Hub- bzw. Druckamplituden, die deutlich über 1 bar liegen. Große Hub- bzw. Druckamplituden können wiederum zur Folge haben, dass Druckpulsationen unterhalb des Öffnungsdrucks des Überströmventils zwar nicht über einen Absteuerquerschnitt aber über einen an die Rücklaufleitung des Kraftstoffeinspritzsystems angeschlossenen Federraum in den Niederdruckbereich eingetragen werden. Um dies zu verhindern, gilt es die Hub- und/oder Druckamplitude klein zu halten. Alternativ oder ergänzend wird in diesem Zusammenhang vorgeschlagen, dass das Speichervolumen oder zumindest ein Teil des Speichervolumens über einen Fluidraum vorgehalten wird, der über eine Membran vom Zulaufbereich getrennt ist. Das Speichervolumen ist dann über eine elastische Verformung der Membran, die den Fluidraum vom Zulaufbereich trennt, aktivierbar. Vorzugsweise ist der Fluidraum mit einem komprimierbaren Fluid, wie beispielsweise Luft, gefüllt. Bei dem Fluidraum kann es sich insbesondere um einen Federraum zur Aufnahme der das Ventilglied belastenden Feder handeln.
  • Bevorzugt ist das Ventilglied des Überströmventils kolbenartig ausgebildet und besitzt einen Durchmesser D zwischen 8 und 18 mm, vorzugsweise zwischen 10 und 14 mm. Der Durchmesser D des kolbenartigen Ventilgliedes ist damit größer als der Durchmesser D eines Ventilkolbens eines herkömmlichen Überströmventils gewählt, der üblicherweise unter 8 mm, beispielsweise bei 6 mm liegt. Mit der Vergrößerung des Durchmessers des Ventilgliedes wird eine Reduzierung der Hubamplitude erreicht.
  • Weiterhin bevorzugt besitzt die Feder des Überströmventils eine Federrate C zwischen 2 und 15 N/mm, vorzugsweise zwischen 4 und 10 N/mm. Die Federrate der Feder des Überströmventils für ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem ist damit größer als die Federrate der Feder eines herkömmlichen Überströmventils gewählt, die üblicherweise unter 2 N/mm, beispielsweise bei 1,6 N/mm liegt. Die Erhöhung der Federrate C der das Ventilglied belastenden Feder dient der Sicherstellung der erforderlichen Eigenfrequenz, um die gewünschte Ventildynamik über den gesamten Förderfrequenzbereich der Hochdruckpumpe zu gewährleisten.
  • Als weiterbildende Maßnahme wird vorgeschlagen, dass das Überströmventil zwei Absteueröffnungen besitzt, die sich in einer Ebene gegenüber liegen. Herkömmliche Überströmventile weisen in der Regel vier in einer Ebene liegende Absteueröffnungen auf. Durch die Reduzierung der Anzahl der Absteueröffnungen kann das hydraulische Absteuerverhalten beeinflusst werden. Die Anordnung der Absteueröffnungen kann auch in mehreren Ebenen erfolgen. Vorzugsweise sind wenigstens zwei Ebenen vorgesehen, in denen sich jeweils zwei Absteueröffnungen gegenüber liegen. Die Anzahl der Ebenen kann beispielsweise drei oder vier betragen. Mit der Anordnung der Absteueröffnungen in mehreren Ebenen erhöht sich die Anzahl der Absteueröffnungen. Daher wird ferner vorgeschlagen, zugleich den Absteuerquerschnitt der Absteueröffnungen zu reduzieren. Die vorstehend genannten Maßnahmen führen zu einer reduzierten Amplitude des Absteuervolumenstroms, d. h. zu einer flachen Absteuerkennlinie und zu einem reduzierten maximalen Durchfluss.
  • In Weiterbildung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, dass das Ventilglied des Überströmventils außenumfangseitig eine mit der wenigstens einen Absteueröffnung hydraulisch verbundene oder verbindbare Ringnut besitzt. Die Ringnut verringert die Leckage im Führungsbereich des Ventilgliedes, indem der in den Führungsbereich gelangende Kraftstoff über die Ringnut der wenigstens einen Absteueröffnung zugeführt wird. Auf diese Weise wird einer Überfüllung eines mit Kraftstoff gefüllten Federraums entgegen gewirkt, welche die Funktion des Überströmventils bzw. dessen dynamische Schwingfähigkeit bei hohen Frequenzen beeinträchtigen würde.
  • Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystem, vorgeschlagen, bei dem zur Regelung des Zulaufdrucks einer volumetrisch nicht-ausgeglichenen Hochdruckpumpe mit nur einem Hochdruckelement ein Überströmventil eingesetzt wird, das ein gegen die Federkraft einer Feder verschiebbares Ventilglied zur Freigabe wenigstens einer Absteueröffnung besitzt, über welche ein Zulaufbereich der Hochdruckpumpe mit einer Rücklaufleitung des Kraftstoffeinspritzsystems verbindbar ist. Erfindungsgemäß wird das Überströmventil ferner zur Volumenkompensation eingesetzt. Zur Volumenkompensation wird ein auf ein Verdrängungsvolumen Qgeo der Hochdruckpumpe abgestimmtes Speichervolumen des Überströmventils aktiviert, das bei einer theoretischen Druckamplitude von maximal 1 bar im Zulaufbereich zumindest der Hälfte des Verdrängungsvolumens Qgeo entspricht.
  • Bei dem vorgeschlagenen Verfahren erfüllt das Überströmventil demnach mehrere Funktionen. Denn neben seiner Funktion als Druckregler wird das Überströmventil zugleich zur Kompensation des Verdrängungsvolumens Qgeo der volumetrisch nicht-ausgeglichenen Hochdruckpumpe eingesetzt. Auf diese Weise werden durch die volumetrisch nicht-ausgeglichene Hochdruckpumpe verursachte Druckpulsationen und/oder Volumenstromungleichförmigkeiten durch das vorgeschaltete Überströmventil kompensiert, so dass diese nicht in den Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems eingetragen werden. Damit sinkt die Belastung der im Niederdruckbereich angeordneten Komponenten. Ferner sinkt die Gefahr, dass die Komponenten in ihrer Funktion beeinträchtigt werden. Darüber hinaus wird das Geräuschrisiko aufgrund von Bauteilschwingungen minimiert.
  • Das Speichervolumen wird bevorzugt über eine Verschiebung des Ventilgliedes gegen die Federkraft der Feder aktiviert, die das Ventilglied belastet. Im Unterschied zu herkömmlichen Überströmventilen, die ein federbelastetes Ventilglied besitzen und ggf. eine geringe Volumenkompensation durch Einfedern des Ventilgliedes ermöglichen, ist das Speichervolumen des vorliegend eingesetzten Überströmventils gezielt auf die Verdrängerwirkung der Hochdruckpumpe abgestimmt. Das Überströmventil ermöglicht auf diese Weise eine dynamische Volumenkompensation über einen breiten Frequenzbereich.
  • Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass das Speichervolumen oder zumindest ein Teil des Speichervolumens über eine elastische Verformung einer Membran aktiviert wird, die einen Fluidraum vom Zulaufbereich trennt. Der Fluidraum ist bevorzugt mit einem komprimierbaren Fluid, beispielsweise mit Luft, gefüllt, so dass das Fluid bei einer Verformung der Membran komprimiert und nicht verdrängt wird. Der mit einem komprimierbaren Fluid gefüllte Fluidraum weist weiterhin bevorzugt keine Verbindung mit der Rücklaufleitung des Kraftstoffeinspritzsystems auf. Dadurch entfällt ein Übertragungsweg für Druckpulsationen in den Niederdruckbereich.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das aktivierbare Speichervolumen über den Durchmesser D des vorzugsweise kolbenartig ausgebildeten Ventilgliedes und/oder über die Federrate C der das Ventilglied belastenden Feder eingestellt. Vorzugsweise wird der Durchmesser D auf 8 bis 18 mm, weiterhin vorzugsweise auf 10 bis 14 mm festgelegt. Die Federrate C wird vorzugsweise auf 2 bis 15 N/mm, weiterhin vorzugsweise auf 4 bis10 N/mm eingestellt. Entsprechende Durchmesser und/oder Federraten ermöglichen eine Aktivierung des Speichervolumens bei zugleich geringer Hub- und/oder Druckamplitude. Dabei sind die Federrate C und der Durchmesser D aufeinander abgestimmt.
  • Vorteilhafterweise wird das vorgeschlagene Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems eingesetzt. Denn bei einem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystem weist das Überströmventil ein aktivierbares Speichervolumen auf, das bei einer theoretischen Druckamplitude von maximal 1 bar im Zulaufbereich zumindest der Hälfte des Verdrängungsvolumens Qgeo der volumetrisch nicht-ausgeglichenen Hochdruckpumpe entspricht. Das Überströmventil kann auf diese Weise zur Volumenkompensation eingesetzt werden, um den Eintrag von Druckpulsationen und/oder Volumenstromungleichförmigkeiten in den Niederdruckbereich zu verhindern oder zumindest deutlich zu verringern.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems,
    • 2 einen schematischen Längsschnitt durch ein herkömmliches Überströmventil gemäß dem Stand der Technik einschließlich einer Darstellung des Funktionsprinzips,
    • 3 einen schematischen Längsschnitt durch ein erstes Überströmventil für ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem einschließlich der Darstellung des Funktionsprinzips in Form eines Diagramms,
    • 4 einen schematischen Längsschnitt durch ein zweites Überströmventil für ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem einschließlich der Darstellung des Funktionsprinzips in Form eines Diagramms,
    • 5 einen schematischen Längsschnitt durch ein drittes Überströmventil für ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem einschließlich der Darstellung des Funktionsprinzips in Form eines Diagramms,
    • 6 einen schematischen Längsschnitt durch ein viertes Überströmventil für ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem und
    • 7 eine ausschnittsweise Vergrößerung des Überströmventils der 6.
  • Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • Das in der 1 dargestellte erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem umfasst eine volumetrisch nicht-ausgeglichene Hochdruckpumpe 1 mit nur einem Hochdruckelement 2 zur Förderung von Kraftstoff auf Hochdruckdruck. Der Kraftstoff wird der Hochdruckpumpe 1 über einen Zulaufbereich 7 zugeführt, der Teil eines Niederdruckbereichs des Kraftstoffeinspritzsystems ist. Im Zulaufbereich 7 ist ein Überströmventil 3 zur Regelung des Zulaufdrucks angeordnet. Der Zulaufbereich 7 wird über eine Vorförderpumpe 12 mit Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 13 versorgt. Zwischen der Vorförderpumpe 12 und dem Überströmventil 3 ist ferner ein Kraftstofffilter 14 angeordnet.
  • Der über das Hochdruckelement 2 der Hochdruckpumpe 1 auf Hochdruck geförderte Kraftstoff wird über eine Hochdruckleitung 15 einer Speicherleitung 16 zugeführt, an welche mehrere Kraftstoffinjektoren 17 zum Einspritzen des auf Hochdruck geförderten Kraftstoffs in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) angeschlossen sind. Zur Rückführung einer Absteuer- und/oder Leckagemenge sind die Kraftstoffinjektoren 17 über eine Rücklaufleitung 8 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 13 des Kraftstoffeinspritzsystems verbunden.
  • Das im Zulaufbereich 7 angeordnete Überströmventil 3 dient der Regelung des Zulaufdrucks. Das Überströmventil 3 ist vorliegend als Kolbenschieberventil ausgeführt und besitzt ein kolbenartiges Ventilglied 5, das gegen die Federkraft einer Feder 4 verschiebbar ist. Die Federkraft der Feder 4 definiert den Öffnungsdruck des Überströmventils 3. Wird der Öffnungsdruck überschritten, gibt die Verschiebung des Ventilgliedes 5 mehrere Absteueröffnungen 6 frei, über welche eine Verbindung des Zulaufbereichs 7 mit der Rücklaufleitung 8 herstellbar ist.
  • An die Rücklaufleitung 8 ist vorliegend ferner ein Fluidraum 10 angeschlossen, in dem zugleich die Feder 4 aufgenommen ist. Im Wege der Leckage in den Fluidraum 10 gelangender Kraftstoff kann auf diese Weise der Rücklaufleitung 8 zugeführt werden, wodurch der Fluidraum 10 entlastet wird.
  • Bei dem in der 1 dargestellten erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystem besitzt das im Zulaufbereich 7 angeordnete Überströmventil 3 eine weitere Funktion. Diese besteht darin, Druckpulsationen und/oder Volumenstromungleichförmigkeiten, die durch die volumetrisch nicht-ausgeglichene Hochdruckpumpe 1 hervorgerufen werden, zu kompensieren, um zu verhindern, dass diese in den Niederdruckbereich eingetragen werden. Die hierzu erforderliche Volumenkompensation wird über ein Speichervolumen des Überströmventils 3 bewirkt, das derart ausgelegt ist, dass es bei einer theoretischen Druckamplitude von maximal 1 bar im Zulaufbereich 7 das Speichervolumen zumindest der Hälfte des Verdrängungsvolumens Qgeo der Hochdruckpumpe 1 entspricht.
  • Die Aktivierung des Speichervolumens erfordert lediglich eine Verschiebung des kolbenartigen Ventilglieds 5 gegen die Federkraft der Feder 4. Dabei ist der Durchmesser D des Ventilgliedes 5 derart ausgelegt, dass die Volumenkompensation einen geringen Hub des Ventilgliedes 5 erfordert. Die Federrate C der Feder 4 ist so gewählt, dass die erforderliche Druckamplitude für den notwendigen Hub zur Volumenkompensation < 1 bar ist.
  • Das Überströmventil 3 des Kraftstoffeinspritzsystems der 1 ist vergrößert in der 3 dargestellt. Das Ventilglied 5 des Überströmventils 3 weist einen Durchmesser D = 18 mm auf. Die das Ventilglied 5 belastende Feder 4 besitzt eine Federrate C =14,4 N/mm. Vier Absteueröffnungen 6 sind über den Umfang eines zylinderförmigen Ventilgehäuses 18 gleichmäßig verteilt in einer Ebene E angeordnet.
  • Demgegenüber ist in der 2 ein herkömmliches Überströmventil 3 dargestellt, dessen Ventilglied 5 einen Durchmesser D = 6 mm und dessen Feder 4 eine Federrate C = 1,6 N/mm besitzt. Es sind wiederum vier über den Umfang eines Ventilgehäuses 18 gleichmäßig verteilt angeordnete Absteueröffnungen 6 in einer Ebene E vorgesehen.
  • Die Funktionsweise der in den 2 und 3 dargestellten Ventile 3 ist den ferner dargestellten Diagrammen zu entnehmen. In diesen Diagrammen geben jeweils die Kurven:
    1. a) den Hub des Ventilgliedes 5 [mm],
    2. b) den Absteuervolumenstrom [I/h],
    3. c) das Speichervolumen [mm3] und
    4. d) den Absteuerquerschnitt [mm2]
    an. Der Bereich zwischen den gestrichelten Linien definiert den Bereich der gewünschten Volumenkompensation, um Druckpulsationen zu unterbinden. Der Pfeil 19 gibt die hierzu erforderliche Druckvariation an.
  • Im Beispiel der 2 (herkömmliches Ventil) beträgt die Druckamplitude 2,5 und die Hubamplitude 4,4. Im Beispiel der 3 kann die Druckamplitude auf 0,3 und die Hubamplitude auf 0,5 reduziert werden. Dies wird insbesondere deutlich, wenn man die Länge des Pfeils 19 vergleicht.
  • In der 4 ist ein Überströmventil 3 für ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem dargestellt, dessen Ventilglied 5 einen Durchmesser D = 12 mm besitzt. Die Feder 4 weist eine Federrate C = 6,4 N/mm auf. Die Anzahl der Absteueröffnungen 6 ist auf zwei in einer Ebene E liegende Öffnungen reduziert. Zudem besitzt das Ventilglied 5 eine Ringnut 11, über welche der Führungsspalt zwischen dem Ventilglied 5 und dem Ventilgehäuse 18 mit den Absteueröffnungen 6 verbindbar ist, so dass eine im Führungsspalt auftretende Leckagemenge den Absteueröffnungen 6 zugeführt wird. Auf diese Weise wird eine Überfüllung des Fluidraums 10 mit Kraftstoff verhindert. Die vorstehenden Maßnahmen tragen dazu bei, dass - gegenüber dem Beispiel der 2 - die Druckamplitude auf 0,6 und die Hubamplitude auf 1,1 reduziert werden kann.
  • Eine weitere Modifikation ist in der 5 dargestellt. Hier betragen der Durchmesser D = 12 mm und die Federrate C = 4,2 N/mm. Jeweils zwei Absteueröffnungen 6 sind in einer Ebene E angeordnet, wobei insgesamt vier solcher Ebenen E vorgesehen sind. Zugleich wurde der Absteuerquerschnitt der AbsteuerÖffnungen 6 verringert. Das Ventilglied 5 weist wiederum eine Ringnut 11 auf. Im Ergebnis werden auf diese Weise eine Druckamplitude von 0,4 und eine Hubamplitude von 1,1 erreicht. Während im Beispiel der 4 der Absteuervolumenstrom (Kurve b) noch eine große Amplitude aufweist, die auf eine steile Absteuerkennlinie und einen großen maximalen Durchfluss schließen lassen, kann im Beispiel der 5 die Amplitude des Absteuervolumenstroms deutlich reduziert werden. Das heißt, dass eine flache Absteuerkennlinie und ein reduzierter maximaler Durchfluss erreicht werden. Dies hat zur Folge, dass der Eintrag von Druckpulsationen in den Niederdruckbereich nach dem Überströmventil nicht nur über den Übertragungsweg der Absteueröffnungen 6, sondern ferner über den Übertragungsweg des Fluidraums 10 reduziert wird.
  • Letzteres kann auch dadurch erreicht werden, dass ein Überströmventil 3 entsprechend der 6 und 7 verwendet wird. Dieses weist eine Membran 9 auf, welchen den Fluidraum 10 vom Zulaufbereich 7 trennt. Der Fluidraum 10 ist mit Luft gefüllt, so dass ein Druckanstieg im Zulaufbereich 7 eine elastische Verformung der Membran 9 in Richtung des Fluidraums 10 bewirkt. Durch Komprimierung der im Fluidraum 10 vorhandenen Luft wird dann ein Speichervolumen aktiviert, das die erforderliche Volumenkompensation bewirkt.

Claims (10)

  1. Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere Common-Rail-Einspritzsystem, umfassend eine volumetrisch nicht-ausgeglichene Hochdruckpumpe (1) mit nur einem Hochdruckelement (2), ferner umfassend ein Überströmventil (3) zur Regelung des Zulaufdrucks der Hochdruckpumpe (1), wobei das Überströmventil (3) ein gegen die Federkraft einer Feder (4) verschiebbares Ventilglied (5) zur Freigabe wenigstens einer Absteueröffnung (6) besitzt, über welche ein Zulaufbereich (7) der Hochdruckpumpe (1) mit einer Rücklaufleitung (8) des Kraftstoffeinspritzsystems verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil (3) ein auf ein Verdrängungsvolumen (Qgeo) der Hochdruckpumpe (1) abgestimmtes aktivierbares Speichervolumen besitzt, das bei einer theoretischen Druckamplitude von maximal 1 bar im Zulaufbereich (7) zumindest der Hälfte des Verdrängungsvolumens (Qgeo) entspricht.
  2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichervolumen über eine Verschiebung des Ventilgliedes (5) gegen die Federkraft der Feder (4) und/oder über eine elastische Verformung einer Membran (9), die einen Fluidraum (10) vom Zulaufbereich (7) trennt, aktivierbar ist.
  3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (5) des Überströmventils (3) kolbenartig ausgebildet ist und einen Durchmesser (D) zwischen 8 und 18 mm, vorzugsweise zwischen 10 und 14 mm besitzt.
  4. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (4) des Überströmventils (3) eine Federrate (C) zwischen 2 und 15 N/mm, vorzugsweise zwischen 4 und 10 N/mm besitzt.
  5. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil (3) zwei Absteueröffnungen (6) besitzt, die sich in einer Ebene (E) gegenüberliegen, wobei vorzugsweise mehrere Ebenen (E) vorgesehen sind, in denen sich jeweils zwei Absteueröffnungen (6) gegenüber liegen.
  6. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (5) des Überströmventils (3) außenumfangseitig eine mit der wenigstens einen Absteueröffnung (6) hydraulisch verbundene oder verbindbare Ringnut (11) besitzt.
  7. Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystem, bei dem zur Regelung des Zulaufdrucks einer volumetrisch nicht-ausgeglichenen Hochdruckpumpe (1) mit nur einem Hochdruckelement (2) ein Überströmventil (3) eingesetzt wird, das ein gegen die Federkraft einer Feder (4) verschiebbares Ventilglied (5) zur Freigabe wenigstens einer Absteueröffnung (6) besitzt, über welche ein Zulaufbereich (7) der Hochdruckpumpe (1) mit einer Rücklaufleitung (8) des Kraftstoffeinspritzsystems verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil (3) ferner zur Volumenkompensation eingesetzt wird und zur Volumenkompensation ein auf ein Verdrängungsvolumen (Qgeo) der Hochdruckpumpe (1) abgestimmtes Speichervolumen des Überströmventils (3) aktiviert wird, das bei einer theoretischen Druckamplitude von maximal 1 bar im Zulaufbereich (7) zumindest der Hälfte des Verdrängungsvolumens (Qgeo) entspricht.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichervolumen über eine Verschiebung des Ventilgliedes (4) gegen die Federkraft der Feder (4) und/oder über eine elastische Verformung einer Membran (9), die einen Fluidraum (10) vom Zulaufbereich (7) trennt, aktiviert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das aktivierbare Speichervolumen über den Durchmesser (D) des vorzugsweise kolbenartig ausgebildeten Ventilgliedes (5) und/oder über die Federrate (C) der Feder (4) eingestellt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß der Ansprüche 1 bis 6 eingesetzt wird.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201600768D0 (en) * 2016-01-15 2016-03-02 Delphi Internat Operations Luxembourg S À R L High pressure fuel pumps
CN106089524B (zh) * 2016-06-14 2019-03-19 吉林大学 基于遗传算法的高压共轨系统及参数优化方法
DE102017212003A1 (de) * 2016-09-16 2018-03-22 Robert Bosch Gmbh Überströmventil, insbesondere zur Verwendung in einem Kraftstoffeinspritzsystem, Hochdruckpumpe sowie Kraftstoffeinspritzsystem
DE102016219486A1 (de) * 2016-10-07 2018-04-12 Robert Bosch Gmbh Drosselelement, insbesondere für eine Hochdruckpumpe, insbesondere eines Niederdruckkreis eines Kraftstoffeinspritzsystems

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19528737A1 (de) * 1995-05-09 1996-11-14 Walbro Corp Bypass-Druckregler für eine Kraftstoffzuführanlage einer Brennkraftmaschine
DE10118936A1 (de) * 2001-04-18 2002-11-07 Bosch Gmbh Robert Druckbegrenzungseinrichtung sowie Kraftstoffsystem mit einer solchen Druckbegrenzungseinrichtung
DE102009045894A1 (de) * 2009-10-21 2011-04-28 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Ventil
DE102011006099A1 (de) * 2011-03-25 2012-09-27 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzsystem und Verfahren zur aktiven Pulsationsdämpfung im Niederdruckbereich eines Kraftstoffeinspritzsystems

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1016384C2 (nl) * 2000-10-11 2002-04-12 Helvoet B V Dempingsinrichting met ten minste gedeeltelijk flexibel beweegbaar uitgevoerd membraan.
JP2006138315A (ja) * 2004-10-13 2006-06-01 Denso Corp レギュレートバルブ
DE102007052665A1 (de) * 2007-11-05 2009-05-07 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffüberströmventil für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung und Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit Kraftstoffüberströmventil
CN101893025B (zh) * 2010-07-23 2012-03-14 林友根 能保持内部液压稳定的铰接螺栓
DE102010064216A1 (de) * 2010-12-27 2012-06-28 Robert Bosch Gmbh Pumpe, insbesondere eines Kraftstoffeinspritzsystems
DE102011003362A1 (de) * 2011-01-31 2012-08-02 Robert Bosch Gmbh Überströmventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem und Krafststoffeinspritzsystem mit Überströmventil
DE102012203724A1 (de) * 2012-03-09 2013-09-12 Robert Bosch Gmbh Kraftstofffördereinrichtung für ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Überströmventil sowie Überströmventil
DE102012104286A1 (de) * 2012-05-16 2013-11-21 Voss Automotive Gmbh Druckbegrenzungsventil
CN203176467U (zh) * 2013-04-09 2013-09-04 大连兴龙液压有限公司 一种直动溢流阀

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19528737A1 (de) * 1995-05-09 1996-11-14 Walbro Corp Bypass-Druckregler für eine Kraftstoffzuführanlage einer Brennkraftmaschine
DE10118936A1 (de) * 2001-04-18 2002-11-07 Bosch Gmbh Robert Druckbegrenzungseinrichtung sowie Kraftstoffsystem mit einer solchen Druckbegrenzungseinrichtung
DE102009045894A1 (de) * 2009-10-21 2011-04-28 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Ventil
DE102011006099A1 (de) * 2011-03-25 2012-09-27 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzsystem und Verfahren zur aktiven Pulsationsdämpfung im Niederdruckbereich eines Kraftstoffeinspritzsystems

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