DE102014211978A1 - Low pressure circuit for a fuel injection system with a temperature controlled bypass - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Niederdruckkreis für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, umfassend eine Kraftstoffleitung (1), die über ein druckabhängig steuerbares Ventil (2), dem ein Kraftstofffilter (3) vorgeschaltet ist, entlastbar ist. Erfindungsgemäß ist stromaufwärts des Kraftstofffilters (3) ein temperaturabhängig steuerbares Ventil (4) angeordnet, über welches bei niedrigen Kraftstofftemperaturen eine Verbindung der Kraftstoffleitung (1) mit einer Bypassleitung (5) zur Umgehung des Kraftstofffilters (3) und/oder des druckabhängig steuerbaren Ventils (2) herstellbar ist.The invention relates to a low-pressure circuit for a fuel injection system of an internal combustion engine, comprising a fuel line (1) which is relieved via a pressure-dependent controllable valve (2), which is preceded by a fuel filter (3). According to the invention, a temperature-dependent controllable valve (4) is arranged upstream of the fuel filter via which at low fuel temperatures a connection of the fuel line (1) with a bypass line (5) for bypassing the fuel filter (3) and / or the pressure-dependent controllable valve ( 2) can be produced.
Description
Die Erfindung betrifft einen Niederdruckkreis für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Bei dem Kraftstoffeinspritzsystem handelt es sich vorzugsweise um ein Common-Rail-Einspritzsystem zur Einspritzung von Dieselkraftstoff in einen Dieselmotor.The invention relates to a low pressure circuit for a fuel injection system of an internal combustion engine having the features of the preamble of claim 1. The fuel injection system is preferably a common rail injection system for injecting diesel fuel into a diesel engine.
Stand der TechnikState of the art
Bei niedrigen Temperaturen, insbesondere beim Kaltstart eines Dieselmotors, bilden sich im Dieselkraftstoff Paraffinkristalle aus. Diese können zu einer Verstopfung eines im Kraftstoffeinspritzsystem angeordneten Kraftstofffilters führen. Ein Kraftstofffilter kann beispielsweise stromaufwärts eines Ventils angeordnet sein, um dieses vor schädigenden Partikeln zu schützen. Der vorgeschaltete Kraftstofffilter vermag auf diese Weise die Lebensdauer des Ventils zu erhöhen. Damit einher geht eine Erhöhung der Robustheit des Einspritzsystems. Setzt sich allerdings ein solcher Kraftstofffilter bei niedrigen Temperaturen zu, ist seine Funktionsfähigkeit und die des Ventils nicht mehr gewährleistet. Dies kann in letzter Konsequenz zum Ausfall des Systems führen.At low temperatures, especially during the cold start of a diesel engine, paraffin crystals are formed in the diesel fuel. These can lead to a blockage of a fuel filter arranged in the fuel injection system. For example, a fuel filter may be located upstream of a valve to protect it from damaging particles. The upstream fuel filter can thus increase the life of the valve. This is accompanied by an increase in the robustness of the injection system. However, if such a fuel filter at low temperatures, its functionality and that of the valve is no longer guaranteed. This can ultimately lead to failure of the system.
Zur Lösung des Problems, das insbesondere beim Kaltstart des Motors bzw. der Brennkraftmaschine auftritt, kann ein stromaufwärts eines Ventils angeordneter Kraftstofffilter entfernt bzw. ein Ventil ohne vorgeschalteten Kraftstofffilter eingesetzt werden. Hierunter leidet jedoch die Robustheit des Systems, da schädigende Partikel nicht mehr abgefangen werden. Alternativ kann eine gedrosselte Bypassleitung zur Umgehung des Kraftstofffilters vorgesehen werden. Diese setzt jedoch die Effizienz des Systems herab, da über die gedrosselte Bypassleitung stetig Kraftstoff abströmt.To solve the problem, which occurs in particular during cold start of the engine or the internal combustion engine, a fuel filter arranged upstream of a valve can be removed or a valve without upstream fuel filter can be used. However, this suffers the robustness of the system, because harmful particles are no longer intercepted. Alternatively, a throttled bypass line can be provided to bypass the fuel filter. However, this reduces the efficiency of the system, as constantly flows through the throttled bypass line fuel.
Aus der Offenlegungsschrift
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Niederdruckkreis für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, anzugeben, der eine hohe Effizienz und zugleich eine hohe Robustheit des Systems gewährleistet. Durch den vorgeschlagenen Niederdruckkreis soll insbesondere ferner die eingangs erwähnte Kaltstart-Problematik behoben werden.The object of the present invention is to provide a low pressure circuit for a fuel injection system, in particular a common rail injection system, which ensures high efficiency and at the same time a high degree of robustness of the system. The proposed low-pressure circuit is also intended in particular to remedy the cold-start problem mentioned above.
Zur Lösung der Aufgabe wird der Niederdruckkreis für ein Kraftstoffeinspritzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.To solve the problem, the low-pressure circuit for a fuel injection system with the features of claim 1 is proposed. Advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine vorgeschlagene Niederdruckkreis umfasst eine über ein druckabhängig steuerbares Ventil entlastbare Kraftstoffleitung, wobei dem druckabhängig steuerbaren Ventil ein Kraftstofffilter vorgeschaltet ist. Erfindungsgemäß ist stromaufwärts des Kraftstofffilters ein temperaturabhängig steuerbares Ventil angeordnet, über welches bei niedrigen Kraftstofftemperaturen eine Verbindung der Kraftstoffleitung mit einer Bypassleitung zur Umgehung des Kraftstofffilters und/oder des druckabhängig steuerbaren Ventils herstellbar ist. Das heißt, dass bei niedrigen Kraftstofftemperaturen und ggf. verstopftem Kraftstofffilter das temperaturabhängig steuerbare Ventil öffnet und Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung in die Bypassleitung zu strömen vermag. Damit ist eine Entlastung der Kraftstoffleitung selbst bei verstopftem Kraftstofffilter sichergestellt, da dieser über die Bypassleitung umgangen werden kann.The low-pressure circuit proposed for a fuel injection system of an internal combustion engine comprises a fuel line which can be relieved via a pressure-dependent controllable valve, wherein a fuel filter is connected upstream of the pressure-dependent controllable valve. According to the invention, a temperature-dependent controllable valve is arranged upstream of the fuel filter, via which a connection of the fuel line with a bypass line for bypassing the fuel filter and / or the pressure-dependent controllable valve can be produced at low fuel temperatures. This means that at low fuel temperatures and possibly clogged fuel filter opens the temperature-dependent controllable valve and can flow fuel from the fuel line into the bypass line. This ensures relief of the fuel line even with a clogged fuel filter, since it can be bypassed via the bypass line.
Bevorzugt ist die Kraftstoffleitung eine Zulaufleitung im Zulaufbereich einer Hochdruckpumpe. Hierzu kann die Kraftstoffleitung als Bohrung in einem Gehäuseteil der Hochdruckpumpe ausgebildet sein. Im Zulaufbereich einer Hochdruckpumpe ist in der Regel wenigstens ein Ventil, beispielsweise zur Mengenregelung oder zur Druckregelung, angeordnet, dem zum Schutz vor schädigenden Partikeln häufig ein Kraftstofffilter vorgeschaltet ist. Es besteht demnach bei niedrigen Temperaturen die Gefahr, dass sich dieser Kraftstofffilter aufgrund der Paraffinkristalle im Kraftstoff zusetzt. Wird jedoch stromaufwärts dieses Kraftstofffilters ein temperaturabhängig steuerbares Ventil angeordnet, das bei niedrigen Temperaturen öffnet und die Zulaufleitung mit einer Bypassleitung verbindet, kann der Kraftstofffilter umgangen werden. Dadurch bleibt sichergestellt, dass der Druck in der Zulaufleitung zur Hochdruckpumpe einen zulässigen Grenzwert nicht überschreitet und die Hochdruckpumpe weiter mit Kraftstoff versorgt wird, um den Betrieb der Brennkraftmaschine aufrecht erhalten bzw. die Brennkraftmaschine zu starten.Preferably, the fuel line is a supply line in the inlet region of a high-pressure pump. For this purpose, the fuel line may be formed as a bore in a housing part of the high-pressure pump. In the inlet region of a high-pressure pump is usually at least one valve, for example, for flow control or pressure control, arranged, which is often preceded by a fuel filter to protect against harmful particles. Thus, at low temperatures there is a risk that this fuel filter due to the Added paraffin crystals in the fuel. However, if a temperature-dependent controllable valve is arranged upstream of this fuel filter, which opens at low temperatures and connects the supply line to a bypass line, the fuel filter can be bypassed. This ensures that the pressure in the supply line to the high-pressure pump does not exceed a permissible limit and the high-pressure pump is further supplied with fuel in order to maintain the operation of the internal combustion engine or to start the internal combustion engine.
Weiterhin bevorzugt ist das druckabhängig steuerbare Ventil ein Überströmventil, über welches die vorzugsweise als Zulaufleitung dienende Kraftstoffleitung mit einer Rücklaufleitung verbindbar ist. Das Überströmventil dient der Druckregelung in der Kraftstoffleitung, da es bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzdrucks öffnet und Kraftstoff in die Rücklaufleitung abführt. Das Überströmventil kann insbesondere als federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet sein, so dass es nur in einer Richtung, und zwar von der zu entlastenden Kraftstoff- bzw. Zulaufleitung in Richtung der Rücklaufleitung, durchströmt werden kann. Die Bypassleitung zur Umgehung des dem Überströmventil vorgeschalteten Kraftstofffilters mündet vorzugsweise stromabwärts des Überströmventils in die Rücklaufleitung, so dass ferner das Überströmventil umgangen werden kann. Dadurch ist sichergestellt, dass etwaige im Kraftstoff enthaltene schädigende Partikel nicht in das Ventil gelangen.Further preferably, the pressure-dependent controllable valve is an overflow valve, via which the preferably serving as a feed line fuel line with a return line is connectable. The overflow valve is used to control the pressure in the fuel line, since it opens when a predetermined limit pressure is exceeded and discharges fuel into the return line. The overflow valve may in particular be designed as a spring-loaded check valve, so that it can only be flowed through in one direction, namely by the fuel or feed line to be relieved in the direction of the return line. The bypass line for bypassing the fuel filter upstream of the overflow valve preferably opens downstream of the overflow valve into the return line, so that, moreover, the overflow valve can be bypassed. This ensures that any harmful particles contained in the fuel do not get into the valve.
Vorteilhafterweise ist die Bypassleitung zumindest abschnittsweise als Drosselbohrung ausgeführt. Die Abführung von Kraftstoff aus der zu entlastenden Kraftstoffleitung erfolgt demnach gedrosselt, wenn das temperaturabhängig steuerbare Ventil geöffnet ist. Dadurch wird verhindert, dass der Druck unter das zum Betrieb der Hochdruckpumpe erforderliche Niveau fällt. Ferner wirkt sich die über das temperaturabhängige Ventil abgesteuerte Kraftstoffmenge nicht negativ auf die Effizienz des Systems aus. Die zumindest abschnittsweise als Drosselbohrung ausgeführte Bypassleitung ist vorzugsweise in einem Gehäuseteil der Hochdruckpumpe ausgebildet.Advantageously, the bypass line is at least partially designed as a throttle bore. The discharge of fuel from the fuel line to be relieved is thus throttled when the temperature-dependent controllable valve is opened. This prevents the pressure from dropping below the level required to operate the high pressure pump. Furthermore, the amount of fuel removed via the temperature-dependent valve does not adversely affect the efficiency of the system. The at least partially designed as a throttle bore bypass line is preferably formed in a housing part of the high-pressure pump.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das temperaturabhängig steuerbare Ventil in der Kraftstoffleitung, in der Bypassleitung oder in einem kraftstoffführenden Bereich zwischen der Kraftstoffleitung und der Bypassleitung, vorzugsweise in einem Triebwerksraum der Hochdruckpumpe, angeordnet ist. Eine entsprechende Anordnung gewährleistet, dass das temperaturabhängige Ventil in Kontakt mit dem Kraftstoff gelangt, um bei niedrigen Kraftstofftemperaturen zu öffnen.It is also proposed that the temperature-dependent controllable valve is arranged in the fuel line, in the bypass line or in a fuel-carrying region between the fuel line and the bypass line, preferably in an engine room of the high-pressure pump. An appropriate arrangement ensures that the temperature dependent valve comes in contact with the fuel to open at low fuel temperatures.
Bevorzugt umfasst das temperaturabhängig steuerbare Ventil ein temperaturaktives Element, das bei einer Temperaturänderung seine Form und/oder Größe verändert. Dies hat vorzugsweise zur Folge, dass über das temperaturaktive Element ein Querschnitt freigegeben wird, der den Bypass öffnet. Hinsichtlich der Ausgestaltung des temperaturaktiven Elements gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten. Zwei konkrete Ausgestaltungen werden nachfolgend noch genannt.The temperature-dependent controllable valve preferably comprises a temperature-active element which changes its shape and / or size when the temperature changes. This has the consequence that via the temperature-active element, a cross-section is opened, which opens the bypass. With regard to the design of the temperature-active element, there are a variety of ways. Two concrete embodiments are mentioned below.
Idealerweise ist das temperaturaktive Element ein Dehnstoffelement, ein Bimetall-Element oder ein Element aus einem Werkstoff mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wie beispielsweise Aluminium. Alle diese Elemente verändern ihre Form und/oder Größe, wenn die Umgebungstemperatur ansteigt bzw. fällt. Die Form- und/oder Größenveränderung kann sich beispielsweise durch eine Dehnung oder eine Verbiegung des temperaturaktiven Elements bemerkbar machen. Diese wiederum kann dazu führen, dass ein Absteuerquerschnitt zur Entlastung der Kraftstoffleitung in die Bypassleitung aufgesteuert wird.Ideally, the temperature-active element is an expansion element, a bimetallic element or an element made of a material with a high coefficient of thermal expansion, such as aluminum. All of these elements change shape and / or size as the ambient temperature rises or falls. The change in shape and / or size can be manifested, for example, by stretching or bending of the temperature-active element. This in turn can lead to a Absteuerquerschnitt is opened to relieve the fuel line in the bypass line.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das temperaturaktive Element ein offener Bimetall-Ring, der außenumfangseitig im Bereich eines sich bei einer Temperaturänderung verbiegenden Endes eine mit einer Durchströmöffnung zusammenwirkende Dichtkontur besitzt. Bei normaler Betriebstemperatur verschließt die Dichtkontur die Durchströmöffnung, so dass kein Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung in die Bypassleitung abzuströmen vermag. Die Durchströmöffnung kann dabei durch den Strömungsquerschnitt der Bypassleitung selbst ausgebildet werden. Bevorzugt ist sie jedoch in einem den Bimetall-Ring umgebenden Stützring ausgebildet. Die im Stützring ausgebildete Durchströmöffnung überdeckt sich dabei zumindest bereichsweise mit dem Strömungsquerschnitt der Bypassleitung.According to a first preferred embodiment of the invention, the temperature-active element is an open bimetallic ring, which has on the outer circumference in the region of a bending at a temperature change end cooperating with a flow-through sealing contour. At normal operating temperature, the sealing contour closes the flow-through opening, so that no fuel can flow out of the fuel line into the bypass line. The flow-through opening can be formed by the flow cross-section of the bypass line itself. Preferably, however, it is formed in a surrounding the bimetal ring support ring. The flow-through opening formed in the support ring overlaps at least in regions with the flow cross-section of the bypass line.
Alternativ kann das temperaturaktive Element ein offener Ring sein, der aus einem Werkstoff mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten, vorzugweise aus Aluminium, gefertigt ist und zwischen seinen Enden zumindest zeitweise eine Durchströmöffnung definiert, deren Querschnitt sich bei einer Temperaturänderung verändert. Der Ring ist hierzu bevorzugt geschlitzt ausgeführt, wobei der als Durchströmöffnung dienende Schlitz bzw. Spalt bei normalen Betriebstemperaturen geschlossen ist und sich erst bei niedrigen Temperaturen öffnet, um Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung in die Bypassleitung abzuführen.Alternatively, the temperature-active element may be an open ring, which is made of a material having a high coefficient of thermal expansion, preferably made of aluminum, and at least temporarily defined between its ends a flow opening whose cross section changes with a change in temperature. For this purpose, the ring is preferably designed slotted, wherein the slit or gap serving as flow opening is closed at normal operating temperatures and only opens at low temperatures in order to discharge fuel from the fuel line into the bypass line.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:Preferred embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. These show:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Wie dem Schaltplan der
Wie in der
Wird Dieselkraftstoff als Kraftstoff verwendet, können sich bei niedrigen Temperaturen, insbesondere beim Kaltstart, Paraffinkristalle im Kraftstoff bilden, so dass die Gefahr besteht, dass sich der dem Ventil
Das temperaturabhängig gesteuerte Ventil
In der
Der
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |