DE102014201597A1

DE102014201597A1 - Kraftstoffleitung für einen Niederdruckkreis eines Kraftstoffeinspritzsystems, Niederdruckkreis sowie Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE102014201597A1
Application number: DE102014201597.9A
Authority: DE
Inventors: Christian Langenbach; Francesco Lucarelli; Thomas Koenig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-01-29
Filing date: 2014-01-29
Publication date: 2015-07-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffleitung (1) für einen Niederdruckkreis eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, umfassend ein Drosselelement (2) mit einer Drosselbohrung (3) zur Drosselung einer Kraftstoffflusses in der Kraftstoffleitung (1). Erfindungsgemäß ist das Drosselelement (2) entgegen der Federkraft einer Feder (4) verschiebbar in der Kraftstoffleitung (1) aufgenommen. Ferner betrifft die Erfindung einen Niederdruckkreis für ein Kraftstoffeinspritzsystem sowie ein Kraftstoffeinspritzsystem.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffleitung für einen Niederdruckkreis eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Niederdruckkreis mit einer solchen Kraftstoffleitung sowie ein Kraftstoffeinspritzsystem.
Eine Kraftstoffleitung der vorstehend genannten Art umfasst ein Drosselelement zur Drosselung eines Kraftstoffflusses in der Kraftstoffleitung. Als Bestandteil eines Niederdruckkreises vermag das Drosselelement als Nullförderdrossel zu dienen, deren Aufgabe es ist, eine Leckagemenge einer Zumesseinheit abzuführen, die zur Regelung der Fördermenge einer Hochdruckpumpe in den Niederdruckkreis eingesetzt ist. Die Nullförderdrossel stellt sicher, dass die Hochdruckpumpe bei geschlossener Zumesseinheit keine Menge in den Hochdruckbereich fördert.
Stand der Technik
Ein Drosselelement, insbesondere eine Nullförderdrossel, zur Verwendung in einem Common-Rail-Einspritzsystem eines Kraftfahrzeuges, geht beispielhaft aus der Offenlegungsschrift DE 10 2009 001 564 A1 hervor. Das Drosselelement ist in einen Kraftstoffkanal einsetzbar, um einen den Kraftstoffkanal in einer Hauptströmungsrichtung durchströmenden Kraftstofffluss zu drosseln. Es umfasst einen Drosselkörper mit zumindest einer Drosselöffnung und zumindest einem mit dem Kraftstoffkanal zusammenwirkenden Dichtabschnitt. Sowohl stromaufwärts der Drosselöffnung, als auch stromabwärts der Drosselöffnung ist ein Filterelement vorgesehen. Das stromabwärts angeordnete Filterelement stellt die Filterung in einer zur Hauptströmungsrichtung umgekehrten Strömungsrichtung sicher, wenn aufgrund der Druckverhältnisse das Drosselelement in umgekehrter Richtung durchströmt wird. Dies wiederum soll den Anschluss des Drosselelements an die Saugseite einer mechanischen Vorförderpumpe ermöglichen.
Beim Betrieb einer Hochdruckpumpe können im Niederdruckkreis starke Druckpulsationen auftreten. Diese können zum Schwingen der Ventilkolben von Saugventilen führen, die der Befüllung eines Hochdruckelementraums der Hochdruckpumpe mit Kraftstoff dienen. Die Folge sind ungewollte Saugventilbewegungen, die mit einem Fördermengenverlust der Hochdruckpumpe einhergehen können. Druckpulsationen können ferner eine Beschleunigung der Ventilkolben beim Öffnen und/oder Schließen der Saugventile bewirken, so dass unzulässig hohe Zugspannungen in die Ventilkolben eingeleitet werden, die ggf. zum Bruch der Kolben führen.
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Auftreten von starken Druckpulsationen im Niederdruckkreis eines Kraftstoffeinspritzsystems zu verhindern. Die hierzu erforderlichen Maßnahmen sollen zudem einfach und kostengünstig umsetzbar sein.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Kraftstoffleitung für einen Niederdruckkreis mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Ferner werden zur Lösung der Aufgabe ein Niederdruckkreis mit einer solchen Kraftstoffleitung sowie ein Kraftstoffeinspritzsystem angegeben.
Offenbarung der Erfindung
Die für einen Niederdruckkreis eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, vorgeschlagene Kraftstoffleitung umfasst ein Drosselelement mit einer Drosselbohrung zur Drosselung eines Kraftstoffflusses in der Kraftstoffleitung. Erfindungsgemäß ist das Drosselelement entgegen der Federkraft einer Feder verschiebbar in der Kraftstoffleitung aufgenommen. Durch diese Maßnahme besitzt das Drosselelement zusätzlich eine Dämpfungsfunktion, die eine zumindest teilweise Kompensation von im Niederdruckkreis auftretenden Druckpulsationen ermöglicht. Insbesondere können starke Druckpulsationen im Saugventilbereich gemindert werden, so dass die eingangs genannten Nachteile nicht oder nur noch in deutlich verringertem Maße auftreten. Durch die zusätzliche Dämpfungsfunktion des Drosselelementes werden Schäden am Saugventil verhindert, was zu einer Erhöhung der Lebensdauer des Saugventils selbst bei ungünstigen Randbedingungen führt. Ferner werden Fördermengenverluste der Hochdruckpumpe vermieden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besitzt das Drosselelement zur Ausbildung der Drosselbohrung eine zentral angeordnete Bohrung. Die zentrale Anordnung der Bohrung wirkt sich günstig auf die Kraftstoffströmung in der Kraftstoffleitung aus. Ist das Drosselelement zudem kolbenförmig gestaltet, verbleibt um die zentrale Bohrung herum eine ringförmige Anströmfläche, die eine gleichmäßige Verteilung der hydraulischen Druckkraft auf das Drosselelement bewirkt. Diese erleichtert eine Verschiebung des Drosselelements entgegen der Federkraft der Feder.
Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Bohrung gestuft ausgeführt ist. Vorzugsweise verringert sich dabei der Durchmesser der Bohrung in einer Hauptströmungsrichtung, die beispielsweise vom Zulaufbereich einer Hochdruckpumpe in Richtung eines Rücklaufs und/oder eines Zulaufs einer Vorförderpumpe führt. Auf diese Weise wird wenigstens eine weitere Druckstufe am Drosselelement geschaffen.
Weiterhin bevorzugt ist die Feder zur Realisierung der zusätzlichen Dämpfungsfunktion einerseits am Drosselelement und andererseits an einem Absatz der Kraftstoffleitung im Bereich eines Durchmesserversprungs abgestützt. Beispielsweise kann die Kraftstoffleitung im Bereich des Drosselelements und der Feder einen vergrößerten Durchmesser haben. Dieser erleichtert das Einsetzen des Drosselelements und der Feder in die Kraftstoffleitung.
Vorteilhafterweise ist die Kraftstoffleitung zumindest abschnittsweise als Bohrung in einem Gehäuseteil einer Komponente des Kraftstoffeinspritzsystems ausgeführt. Ein Durchmesserversprung bzw. Absatz in einer Bohrung ist besonders einfach zu realisieren. Beispielsweise kann die Bohrung als Stufenbohrung ausgeführt werden. Sofern nur ein Abschnitt der Kraftstoffleitung als Bohrung ausgeführt ist, sind in diesem Abschnitt das Drosselelement und das Federelement aufgenommen. Bei der Komponente kann es sich insbesondere um eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems handeln. In diesem Fall ist die als Kraftstoffleitung dienende Bohrung im Gehäuseteil der Hochdruckpumpe angeordnet.
Ferner wird ein Niederdruckkreis für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, beansprucht, das eine erfindungsgemäße Kraftstoffleitung zur Ausbildung einer Nullförderdrossel mit Dämpfungsfunktion umfasst. Die Aufgabe der Nullförderdrossel wurde eingangs bereits beschrieben. Darüber hinaus besitzt die Nullförderdrossel des erfindungsgemäßen Niederdruckkreises eine Dämpfungsfunktion, die das Auftreten starker Druckpulsationen verhindern soll. Vorliegend werden demnach mehrere Funktionen in einem Bauteil vereint, wodurch sich der Aufbau des Niederdruckkreises vereinfacht.
Bevorzugt umfasst der Niederdruckkreis eine Hochdruckpumpe und eine Vorförderpumpe. Die das Drosselelement aufnehmende Kraftstoffleitung verbindet vorzugsweise einen Zulaufbereich der Hochdruckpumpe mit der Saugseite der Vorförderpumpe. Da Druckpulsationen insbesondere im Zulaufbereich der Hochdruckpumpe auftreten, erfolgt vorzugsweise die Anordnung des Drosselelements unmittelbar im Zulaufbereich oder zumindest in der Nähe des Zulaufbereichs der Hochdruckpumpe, um eine Ausbreitung der Druckpulsationen zu unterbinden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass stromaufwärts des Drosselelements eine Zumesseinheit angeordnet ist. Eine regelmäßig anfallende Leckagemenge der Zumesseinheit kann dann über das Drosselelement in der Funktion als Nullförderdrossel abgeführt werden.
Darüber hinaus wird ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere Common-Rail-Einspritzsystem, mit einer erfindungsgemäßen Kraftstoffleitung und/oder einem erfindungsgemäßen Niederdruckkreis beansprucht. Ein solches Kraftstoffeinspritzsystem umfasst vorzugsweise ferner eine Vorförderpumpe und eine Hochdruckpumpe. Die Vorförderpumpe saugt Kraftstoff aus einem Kraftstofftank an und führt ihn der Hochdruckpumpe zu. Zwischen der Vorförderpumpe und der Hochdruckpumpe kann zudem ein Kraftstofffilter angeordnet sein. Zur Regelung der Fördermenge der Hochdruckpumpe ist weiterhin bevorzugt eine Zumesseinheit vorgesehen, die im Zulaufbereich der Hochdruckpumpe angeordnet ist. In dieser Ausgestaltung kommen die Vorteile der Erfindung besonders gut zum Tragen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftstoffleitung mit Drosselelement und
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die in der 1 dargestellte Kraftstoffleitung 1 ist als Stufenbohrung in einem Gehäuseteil 7 einer Hochdruckpumpe 8 ausgeführt. Die Kraftstoffleitung 1 bildet demnach im Bereich eines Durchmesserversprungs 6 einen Absatz 5 aus, an dem eine Feder 4 abgestützt ist. Die Feder 4 ist andernends an einem kolbenförmigen Drosselelement 2 abgestützt, das in der Kraftstoffleitung 1 entgegen der Federkraft der Feder 4 verschiebbar aufgenommen ist und eine das Drosselelement 2 durchsetzende Drosselbohrung 3 besitzt. Die Drosselbohrung 3 ist zentral angeordnet und gestuft ausgeführt, so dass sich ihr Durchmesser in Richtung der Feder 4 verkleinert.
Die Kraftstoffleitung 1 der 1 kann insbesondere Bestandteil eines Niederdruckkreises eines Kraftstoffeinspritzsystems sein, wie es beispielhaft in der 2 dargestellt ist. Der Niederdruckkreis des Kraftstoffeinspritzsystems der 2 umfasst darüber hinaus eine an einen Kraftstofftank (nicht dargestellt) angeschlossene Vorförderpumpe 9, beispielsweise in Form einer Zahnradpumpe, um eine vorliegend als Radialkolbenpumpe ausgelegte Hochdruckpumpe 8 des Kraftstoffeinspritzsystems mit Kraftstoff zu versorgen. Die Hochdruckpumpe 8 besitzt zwei Pumpenelemente mit jeweils einem hubbeweglichen Pumpenkolben 13, der über einen Nockentrieb 14 in einer Hubbewegung antreibbar ist. Im Saughub des Pumpenkolbens 13 wird über ein Saugventil 15 Kraftstoff in einen Pumpenarbeitsraum 16 angesaugt, der dann im Förderhub des Pumpenkolbens 13 verdichtet und anschließend über ein Auslassventil 17 einem Hochdruckspeicher (nicht dargestellt) zugeführt wird.
Um die Fördermenge der Hochdruckpumpe 8 zu regeln, ist stromaufwärts eines Zulaufbereichs 10 der Hochdruckpumpe 8 eine Zumesseinheit 12 angeordnet. Die Zumesseinheit 12 ist leckagebehaftet, so dass bei geschlossener Zumesseinheit 12 Kraftstoff in den Zulaufbereich 10 gelangt. Diese Menge gilt es abzuführen. Hierzu ist im Zulaufbereich 10 eine Nullförderdrossel angeordnet, die vorliegend durch das Drosselelement 2 ausgebildet wird. Die Kraftstoffleitung 1, in der das Drosselelement 2 aufgenommen ist, verbindet den Zulaufbereich 10 der Hochdruckpumpe 8 mit der Saugseite 11 der Vorförderpumpe 9.
Dadurch, dass das in der Kraftstoffleitung 1 aufgenommene Drosselelement 2 federbelastet ist, vermag es neben der Drosselfunktion eine Dämpfungsfunktion zu übernehmen, die insbesondere Druckpulsationen im Niederdruckkreis entgegenwirken soll. Denn bei Druckpulsationen im Zulaufbereich 10, bewirken Druckspitzen eine Verschiebung des Drosselelementes 2 entgegen der Federkraft der Feder 4. Durch diese Verschiebung werden die Druckspitzen kompensiert und die weitere Ausbreitung der Druckpulsationen verhindert. Die Drosselfunktion des Drosselelements 2 wird dabei nicht behindert.
Wie in der 2 dargestellt kann zwischen der Vorförderpumpe 9 und der Hochdruckpumpe 8 ein Kraftstofffilter 18 angeordnet sein. Die Vorförderpumpe 9 umfasst vorliegend zudem ein Druckbegrenzungsventil 19. Eine über Wellenlager 20 der Hochdruckpumpe 8 austretende Leckagemenge, die der Schmierung und Kühlung der Lager 20 dient, wird über eine Rücklaufleitung 21 zurück in den Kraftstofftank (nicht dargestellt) geführt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009001564 A1 [0003]

Claims

Kraftstoffleitung (1) für einen Niederdruckkreis eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, umfassend ein Drosselelement (2) mit einer Drosselbohrung (3) zur Drosselung eines Kraftstoffflusses in der Kraftstoffleitung (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (2) entgegen der Federkraft einer Feder (4) verschiebbar in der Kraftstoffleitung (1) aufgenommen ist.
Kraftstoffleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (2) eine zentral angeordnete und/oder gestuft ausgeführte Bohrung zur Ausbildung der Drosselbohrung (3) besitzt.
Kraftstoffleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (4) einerseits am Drosselelement (2) und andererseits an einem Absatz (5) der Kraftstoffleitung (1) im Bereich eines Durchmesserversprungs (6) abgestützt ist.
Kraftstoffleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffleitung (1) zumindest abschnittsweise als Bohrung in einem Gehäuseteil (7) einer Komponente des Kraftstoffeinspritzsystems ausgeführt ist, wobei vorzugsweise die Komponente eine Hochdruckpumpe (8) ist.
Niederdruckkreis für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, umfassend eine Kraftstoffleitung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Ausbildung einer Nullförderdrossel mit Dämpfungsfunktion.
Niederdruckkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckkreis eine Hochdruckpumpe (8) und eine Vorförderpumpe (9) umfasst und die Kraftstoffleitung (1) einen Zulaufbereich (10) der Hochdruckpumpe (8) mit der Saugseite (11) der Vorförderpumpe (9) verbindet.
Niederdruckkreis nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts des Drosselelementes (2) eine Zumesseinheit (12) angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere Common-Rail-Einspritzsystem, mit einer Kraftstoffleitung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und/oder einem Niederdruckkreis nach Anspruch 5 oder 6.