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Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem zum Einspritzen eines Kraftstoffs in Brennräume einer Brennkraftmaschine.
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Solche Kraftstoffeinspritzsysteme sind aus dem Stand der Technik gut bekannt. Die Kraftstoffeinspritzsysteme weisen zumeist eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit wenigstens einem Pumpenkolben auf, der über eine Antriebseinheit in einer translatorischen Bewegung angetrieben wird, um so einen in einem Druckraum der Kraftstoffhochdruckpumpe befindlichen Kraftstoff periodisch zu verdichten und zu entspannen, und so einen Hochdruck in dem Kraftstoff zu erzeugen. Dieser druckbeaufschlagte Kraftstoff wird dann zumeist zu einem der Kraftstoffhochdruckpumpe in Strömungsrichtung des Kraftstoffes stromabwärts angeordneten Druckspeicher, den sog. Common-Rail, geleitet, und von dort über Injektoren in Brennräume einer Brennkraftmaschine eingespritzt.
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Die bewegten Teile der Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere die Antriebseinheit, die den Pumpenkolben antreibt, benötigt zum Kühlen und Schmieren ein Kühl- bzw. Schmiermittel, das in einem entsprechenden Volumenstrom über die Antriebseinheit geleitet wird, um so zu verhindern, dass die Antriebseinheit sich festsetzt bzw. verschleißt. Dieser Kühl- und Schmiervolumenstrom dient daher dazu, die Antriebskomponenten der Kraftstoffhochdruckpumpe, beispielsweise Lager in der Antriebseinheit, ausreichend zu schmieren, sowie dazu, eine verursacht durch Reibleistung erzeugte Wärme abzuführen.
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Ein geeignetes Kühl- bzw. Schmiermittel stellt dabei Kraftstoff dar, insbesondere bei der Verwendung von Diesel als Kraftstoff.
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In den bekannten Kraftstoffeinspritzsystemen wird zumeist ein Volumenstrom des Kühl- bzw. Schmiermittels direkt in die Antriebseinheit der Kraftstoffhochdruckpumpe geführt, und von dort über mehrere Pfade innerhalb der Kraftstoffhochdruckpumpe in einen Rücklauf geleitet. Der Rücklauf führt dabei direkt zurück in eine Quelle des Kühl- bzw. Schmiermittels, beispielsweise einen Tank, in dem der Kraftstoff gespeichert ist.
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Die speziell ausgebildeten Pfade für das Kühl- bzw. Schmiermittel sowie der zusätzlich angeordnete Rücklauf in den Tank beanspruchen in dem Kraftstoffeinspritzsystem relativ viel Raum und verringern außerdem die Antriebsleistung einer Tankpumpe, die Kraftstoff aus dem Tank zu einem Druckraum einer Kraftstoffhochdruckpumpe fördert.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein in dieser Hinsicht verbessertes Kraftstoffeinspritzsystem vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Kraftstoffeinspritzsystem mit der Merkmalskombination des unabhängigen Anspruches 1.
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Ein Schmierverfahren zum Schmieren einer Kraftstoffhochdruckpumpe ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruches.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein Kraftstoffeinspritzsystem zum Einspritzen eines Kraftstoffes in Brennräume einer Brennkraftmaschine weist eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem Pumpenkolben, der sich in einem Druckraum der Kraftstoffhochdruckpumpe zum Beaufschlagen des Kraftstoffes mit einem Hochdruck im Betrieb translatorisch bewegt, sowie eine Antriebseinheit zum Antreiben des Pumpenkolbens in seiner translatorischen Bewegung auf. Weiter weist das Kraftstoffeinspritzsystem einen über eine Niederdruckfluidleitung mit dem Druckraum der Kraftstoffhochdruckpumpe verbundenen, eine Tankpumpe aufweisenden Tank zum Speichern des Kraftstoffes auf, wobei die Niederdruckfluidleitung zum Leiten eines gesamten von der Tankpumpe erzeugten Kraftstoffvolumenstroms zu dem Druckraum und zum gleichzeitigen, zumindest teilweise Leiten des Kraftstoffvolumenstroms über die Antriebseinheit zum Schmieren der Antriebseinheit ausgebildet ist. Weiter ist in Strömungsrichtung des Kraftstoffes stromabwärts des Druckraumes ein Hochdruckbereich angeordnet, in dem ein definiert ansteuerbares Druckreduzierventil angeordnet ist, das zum definierten Absteuern eines Kraftstoffes in einem vorbestimmten Betriebszustand der Brennkraftmaschine aus dem Hochdruckbereich in eine mit dem Tank verbundene Rücklaufleitung ausgebildet ist.
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Normalerweise wird bei Kraftstoffhochdruckpumpen, die in der Niederdruckfluidleitung keinen Rücklauf zu dem Tank aufweisen, die Schmierung bzw. Kühlung der Antriebseinheit durch Abnahme von Kraftstoff in dem Hochdruckbereich, beispielsweise über Injektoren, gewährleistet. Es gibt jedoch Betriebszustände der Brennkraftmaschine, in denen in dem Hochdruckbereich kein Kraftstoff abgenommen wird. Daher wird nun vorgeschlagen, in dem Hochdruckbereich ein Druckreduzierventil anzuordnen, das so ansteuerbar ist, dass es in vorbestimmten Betriebszuständen öffnet, und so eine Abnahme des Kraftstoffes ermöglicht, wodurch sich ein Kraftstoffvolumenstrom durch das Kraftstoffeinspritzsystem einstellt, und eine zuverlässige Kühlung und Schmierung der Antriebseinheit gewährleistet ist.
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Beispielsweise ist das Druckreduzierventil so ausgebildet, dass es zum Absteuern von Kraftstoff in einem Schubbetrieb der Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine wird nämlich kein Kraftstoff eingespritzt, und somit würde die Kraftstoffhochdruckpumpe normalerweise nicht gekühlt werden. Dies ist insbesondere dann relevant, wenn das Einspritzsystem nach einem längeren Hochlastbetrieb sehr heiß ist, und die Brennkraftmaschine für längere Zeit in dem Schubbetrieb betrieben wird. Durch Abbau von Druck in dem Hochdruckbereich über das Druckreduzierventil während des Schubbetriebes kann ein dauerhafter Kraftstoffvolumenstrom durch das Kraftstoffeinspritzsystem dargestellt werden. Dabei fördert die Tankpumpe durch die Kraftstoffhochdruckpumpe hindurch in den Hochdruckbereich, wo der Kraftstoffvolumenstrom über das Druckreduzierventil in den Tank zurückgeführt wird.
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Damit ist eine Kühlung bzw. Schmierung insbesondere der Antriebseinheit der Kraftstoffhochdruckpumpe auch in dem Schubbetrieb der Brennkraftmaschine gewährleistet.
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Vorzugsweise ist das Druckreduzierventil als aktives Ventil ausgebildet, das aktiv in einer Offenstellung geschaltet werden kann. Dadurch ist es möglich, das Druckreduzierventil gezielt in vorbestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine anzusteuern und nur dann zu öffnen, wenn tatsächlich der gewünschte Betriebszustand, beispielsweise der Schubbetrieb der Brennkraftmaschine, vorliegt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung weist das definiert ansteuerbare Druckreduzierventil ein mechanisches Druckbegrenzungsventil auf, das zum passiven Absteuern von Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich in die Rücklaufleitung bei einem vorbestimmten Maximaldruck in dem Hochdruckbereich ausgebildet ist. So ist es möglich, das Druckreduzierventil in mehreren Funktionen zu verwenden, nämlich einerseits als aktives Ventil, das nur dann öffnet, wenn die Randbedingungen korrekt sind, aber andererseits auch als Druckbegrenzungsventil, das einen Überdruck in dem Hochdruckbereich verhindert, weil es bei Erreichen eines Maximaldruckes in dem Hochdruckbereich automatisch öffnet, ohne dabei angesteuert werden zu müssen.
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Vorteilhaft ist eine in Strömungsrichtung des Kraftstoffes stromabwärts des Druckraums angeordnete Drucksammelleitung zum Speichern des in der Kraftstoffhochdruckpumpe mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoffes vorgesehen, wobei das Druckreduzierventil an der Drucksammelleitung angeordnet ist. In einer alternativen Ausgestaltung ist es jedoch auch möglich, an der Drucksammelleitung ein weiteres Druckreduzierventil zum Absteuern von Kraftstoff in die Rücklaufleitung anzuordnen, und das Druckreduzierventil getrennt davon in dem Hochdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems vorzusehen. In diesem Fall erfüllt das Druckreduzierventil lediglich die Funktion, einen gezielten Kraftstoffvolumenstrom durch das Kraftstoffeinspritzsystem einzustellen, während die Druckregelung in dem Hochdruckbereich, insbesondere in dem Einspritzbetrieb der Brennkraftmaschine, von dem weiteren Druckreduzierventil übernommen wird.
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Vorzugsweise ist die Tankpumpe zum Erzeugen eines Kraftstoffvolumenstroms ausgebildet, der bei geöffnetem Druckreduzierventil unter Überwindung aller Systemwiderstände in dem Kraftstoffeinspritzsystem von dem Tank über die Antriebseinheit in den Druckraum und den Hochdruckbereich über das Druckreduzierventil und die Rücklaufleitung zurück in den Tank fließt. Der Kraftstoffvolumenstrom wird daher gezielt von der Tankpumpe durch das Kraftstoffeinspritzsystem geleitet. Die Durchflusswiderstände in dem Kraftstoffeinspritzsystem können daher vorteilhaft von der Tankpumpe überwunden werden.
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Insbesondere ist die Tankpumpe dabei zum Erzeugen eines Kraftstoffvolumenstroms mit einem Druck von 1 bar bis 7 bar ausgebildet.
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Vorzugsweise ist ein definiert ansteuerbares Einlassventil, insbesondere ein aktives Ventil, zum Einlassen von Kraftstoff aus der Niederdruckfluidleitung in den Druckraum an der Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet. Das aktive Einlassventil ist dazu vorgesehen, bei einer Anforderung von Kraftstoff über beispielsweise Injektoren an der Drucksammelleitung zu schließen, um dann die Beaufschlagung des Kraftstoffes mit Hochdruck in der Kraftstoffhochdruckpumpe zu ermöglichen. Ansonsten verbleibt das Einlassventil in seiner Offenstellung, um einen ungehinderten Durchfluss von Kraftstoff bzw. des Kraftstoffvolumenstroms durch das Kraftstoffeinspritzsystem zu ermöglichen.
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In weiter vorteilhafter Ausgestaltung ist an der Kraftstoffhochdruckpumpe ein Auslassventil zum Auslassen von Kraftstoff aus dem Druckraum in den Hochdruckbereich angeordnet, wobei ein Öffnungsdruck des Auslassventils geringer ist als ein von der Tankpumpe erzeugter Druck in dem Kraftstoffvolumenstrom. Somit kann der Kraftstoffvolumenstrom den Öffnungsdruck des Auslassventils einfach überwinden, und Schmierstrom durch das Kraftstoffeinspritzsystem und somit über die Antriebseinheit der Kraftstoffhochdruckpumpe ist sicher gewährleistet.
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Vorteilhaft ist eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Druckreduzierventiles vorgesehen, die zum Öffnen des Druckreduzierventils in einem Schubbetrieb der Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Dadurch kann vorteilhaft das Druckreduzierventil aktiv genau dann angesteuert werden, wenn keine Abnahme von Kraftstoff in dem Hochdruckbereich vorliegt, und eine Abnahme über das Druckreduzierventil realisiert werden muss.
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Bei einem Schmierverfahren zum Schmieren einer Kraftstoffhochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine wird ein von einer in einem Tank angeordneten Tankpumpe erzeugter Kraftstoffvolumenstrom vollständig in einen Druckraum einer Kraftstoffhochdruckpumpe geleitet, wobei der Kraftstoffvolumenstrom zumindest teilweise zum Schmieren einer Antriebseinheit der Kraftstoffhochdruckpumpe verwendet wird. Es wird ein Betriebszustand der Brennkraftmaschine erfasst, wobei ein erster Betriebszustand einem Schubbetrieb der Brennkraftmaschine und ein zweiter Betriebszustand einem Einspritzbetrieb der Brennkraftmaschine entspricht. Befindet sich die Brennkraftmaschine in dem ersten Betriebszustand, wird ein in einem Hochdruckbereich, der in Strömungsrichtung des Kraftstoffes stromabwärts des Druckraumes angeordnet ist, angeordnetes Druckreduzierventil geöffnet, um Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich in eine mit dem Tank verbundene Rücklaufleitung abzusteuern.
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Die Tankpumpe wird vorteilhaft so betrieben, dass der Kraftstoffvolumenstrom bei geöffnetem Druckreduzierventil unter Überwindung aller Systemwiderstände in dem Kraftstoffeinspritzsystem von dem Tank über die Antriebseinheit in den Druckraum in den Hochdruckbereich über das Druckreduzierventil und über die Rücklaufleitung zurück in den Tank fließt. Dabei wird die Tankpumpe insbesondere so betrieben, dass sie einen Kraftstoffvolumenstrom mit einem Druck von 1 bar bis 7 bar erzeugt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe und einer Antriebseinheit zum Antreiben der Kraftstoffhochdruckpumpe;
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2 eine vergrößerte Darstellung eines Teilbereiches des Kraftstoffeinspritzsystems aus 1 im Bereich der Antriebseinheit in einer ersten Ausführungsform;
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3 eine vergrößerte Darstellung eines Teilbereichs des Kraftstoffeinspritzsystems aus 1 im Bereich der Antriebseinheit in einer zweiten Ausführungsform;
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4 eine vergrößerte Darstellung eines Teilbereichs des Kraftstoffeinspritzsystems aus 1 im Bereich der Antriebseinheit in einer dritten Ausführungsform;
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5 ein Flussdiagramm, das schematisch ein Schmierverfahren zum Schmieren der Antriebseinheit des Kraftstoffeinspritzsystems aus 1 darstellt; und
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6 eine schematische Darstellung einer Steuereinrichtung, die zum Durchführen des Verfahrens gemäß 5 ausgebildet ist.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems 10, mit dem ein Kraftstoff 12 in Brennräume einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann. Das Kraftstoffeinspritzsystem 10 weist einen Tank 14 zum Speichern des Kraftstoffes 12, eine Kraftstoffhochdruckpumpe 16 zum Beaufschlagen des Kraftstoffes 12 mit Hochdruck und eine Drucksammelleitung 18, bekannt als Common-Rail, auf, in der der druckbeaufschlagte Kraftstoff 12 solange gespeichert wird, bis er über Injektoren 20 in jeweilige Brennräume einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann.
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Damit der Kraftstoff 12 von dem Tank 14 zu der Kraftstoffhochdruckpumpe 16 befördert werden kann, ist eine Tankpumpe 22 vorgesehen, die den Kraftstoff 12 in eine Niederdruckfluidleitung 24 pumpt. Die Niederdruckfluidleitung 24 leitet den Kraftstoff 12 dann über ein Einlassventil 26 in einen Druckraum 28 der Kraftstoffhochdruckpumpe 16.
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In der Niederdruckfluidleitung 24 sind mehrere Filter 30 angeordnet, um den Kraftstoff 12 von störenden Partikeln zu befreien.
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In dem Druckraum 28 ist ein Pumpenkolben 32 angeordnet, der sich translatorisch bewegt, um so ein Volumen des Druckraumes 28 periodisch zu verkleinern und zu vergrößern. Ist ein Kraftstoff 12 in dem Druckraum 28 angeordnet, wird dieser Kraftstoff 12 bei dieser periodischen Bewegung des Pumpenkolbens 32 verdichtet und entspannt.
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Der verdichtete Kraftstoff 12 wird dann über ein Auslassventil 34 aus dem Druckraum 28 in einen Hochdruckbereich 36 des Kraftstoffeinspritzsystems 10 ausgelassen. In diesem Hochdruckbereich 36 sind die Drucksammelleitung 18 sowie die Injektoren 20 angeordnet.
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Das Einlassventil 26 ist als aktives Ventil 38 ausgebildet und kann daher aktiv von außen, beispielsweise über eine Steuereinrichtung 40, angesteuert werden, so dass je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschine in der Kraftstoffhochdruckpumpe 16 ein Hochdruck in dem Kraftstoff 12 erzeugt werden kann oder nicht.
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Der Pumpenkolben 32 wird von einer Antriebseinheit 42 in seiner translatorischen Bewegung angetrieben. Dabei reiben Bauelemente der Antriebseinheit 42 und des Pumpenkolbens 32 aneinander, so dass eine Schmierung und Kühlung der Antriebseinheit 42 nötig ist.
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In dem Kraftstoffeinspritzsystem 10 gemäß 1 wird dazu ein Kraftstoffvolumenstrom 44, der von der Tankpumpe 22 in dem Tank 14 erzeugt wird, vollständig, d. h., ohne dass ein Teil des Kraftstoffvolumenstroms 44 in einen Rücklauf abgezweigt wird, zu dem Druckraum 28 geführt, wobei zumindest ein Teil des Kraftstoffvolumenstroms 44 so über die Antriebseinheit 42 geleitet wird, dass diese dabei geschmiert bzw. gekühlt wird.
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2, 3 und 4 zeigen vergrößerte Darstellungen des Bereiches des Kraftstoffeinspritzsystems 10 aus 1 um die Antriebseinheit 42 in verschiedenen Ausführungsformen. Mit Bezug auf diese 2 bis 4 wird nachfolgend die Schmierung bzw. Kühlung der Antriebseinheit 42 erläutert.
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In dem Kraftstoffeinspritzsystem 10 ist eine Schmierleitung 46 vorgesehen, die an einer Abzweigung 48 von der Niederdruckfluidleitung 24 abzweigt, um so einen Teil des Kraftstoffvolumenstroms 44 als Schmierstrom 50 zu der Antriebseinheit 42 zu leiten.
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In Strömungsrichtung des Kraftstoffes 12 in der Niederdruckfluidleitung 24 ist stromabwärts der Abzweigung 48 zumindest eine Einmündung 52 angeordnet, in die die Schmierleitung 46 wieder zurück in die Niederdruckfluidleitung 24 einmündet. Bei den in 2 bis 4 gezeigten Anordnungen wird daher ein Teil des Kraftstoffvolumenstroms 44 an der Abzweigung 48 zum Schmieren der Antriebseinheit 42 zu der Antriebseinheit 42 hin abgezweigt, und dann an der Einmündung 52 wieder zurück in die Niederdruckfluidleitung 24 geleitet, um von dort weiter in den Druckraum 28 gepumpt zu werden, und somit für die Einspritzung an den Injektoren 20 zur Verfügung zu stehen.
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Damit eine Druckdifferenz über die Antriebseinheit 42 realisiert werden kann, um so das Fließen des Schmierstromes 50 durch die Schmierleitung 46 und über die Antriebseinheit 42 erst zu ermöglichen, ist an der Einmündung 52 eine Venturidüse 54 vorgesehen, die die nötige Druckdifferenz erzeugt.
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2, 3 und 4 zeigen dabei unterschiedliche Ausführungsformen, wie die Schmierleitung 46 ausgebildet sein kann.
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Gemeinsam ist allen drei Ausführungsformen, dass die Schmierleitung 46 jeweils eine Hauptzuführleitung 56 zum Führen des Schmierstromes 50 in Richtung auf die Antriebseinheit 42 aufweist, wobei mehrere Zuführpfade 58 von dieser Hauptzuführleitung 56 abzweigen. Die Zuführpfade 58 sind dabei hydraulisch parallel zueinander angeordnet. Die Schmierleitung 46 weist deshalb mehrere Zuführpfade 58 auf, weil die Antriebseinheit 42 in denen 2 bis 4 gezeigten Ausführungsformen zum Lagern einer Antriebswelle 59 jeweils zwei Lager 60 aufweist, die von dem Schmierstrom 50 geschmiert bzw. gekühlt werden müssen. Deshalb ist eine Anzahl an Zuführpfaden 58 vorgesehen, die der Anzahl der Lager 60, hier also zwei, entspricht, und jedem Lager 60 ist ein eigener Zuführpfad 58 zugeordnet.
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Ebenfalls gemeinsam ist den in 2 bis 4 gezeigten Ausführungsformen, dass die Schmierleitung 46 auch mehrere Abführpfade 62 zum Abführen des Schmierstromes 50 von den Lagern 60 aufweist, wobei die Anzahl der Abführpfade 62 ebenfalls der Anzahl der Lager 60 entspricht, und wobei jedem Lager 60 ein eigener Abführpfad 62 zugeordnet ist.
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In den Ausführungsformen gemäß 2 und 4 münden dabei sämtliche Abführpfade 62 in eine gemeinsame Hauptabführleitung 64, die dann den abgeführten Schmierstrom 50 in die Niederdruckfluidleitung 24 weiterleitet.
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In der Ausführungsform in 2 führt dabei die Hauptabführleitung 64 zu der Einmündung 52 in der Niederdruckfluidleitung 24 mit der Venturidüse 54. In dieser Ausführungsform wird demgemäß über alle Lager 60 eine gleiche Druckdifferenz eingestellt, da die Druckdifferenz von der einzelnen Venturidüse 54 und der Hauptabführleitung 64 ausgeht.
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In der Ausführungsform gemäß 4 verzweigt sich jedoch die Hauptabführleitung 64 in eine erste Einmündungsleitung 66 und eine zweite Einmündungsleitung 68, wobei jede der beiden Einmündungsleitungen 66, 68 eine eigene Mündung 70 in der Niederdruckfluidleitung 24 aufweist. An jeder der beiden Mündungen 70 ist dabei eine eigene Venturidüse 54 angeordnet. Dadurch bewirken zwei Venturidüsen 54 eine Druckdifferenz, die durch die gemeinsame Hauptabführleitung 64 über die gesamte Antriebseinheit 42 und somit gleichmäßig über die Lager 60 verteilt ausgebildet ist.
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In einer alternativen Ausführungsform gemäß 3 münden die Abführpfade 62 nicht in eine gemeinsame Hauptabführleitung 64 ein, sondern weisen jeweils eine eigene Hauptabführeinmündung 72 in die Niederddruckfluidleitung 24 auf, wobei an jeder Abführeinmündung 72 eine Venturidüse 54 angeordnet ist. Dadurch kann für jedes einzelne Lager 60 eine eigene Druckdifferenz zum Führen des Schmierstromes 50 über das jeweilige Lager 60 eingestellt werden.
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4 zeigt eine Ausführungsform des Kraftstoffeinpritzsystems 10, das zwei Kraftstoffhochdruckpumpen 16 mit jeweils einem eigenen Druckraum 28 bzw. einem eigenen Pumpenkolben 32 aufweist, die jedoch gemeinsam von der Antriebseinheit 42 angetrieben werden. Um beide Druckräume 28 mit Kraftstoff 12 versorgen zu können, verzweigt sich die Niederdruckfluidleitung 24 in eine erste Niederdruckzuleitung 74, die mit einem der beiden Druckräume 28 verbunden ist, und eine zweite Niederdruckleitung 76, die mit dem anderen der beiden Druckräume 28 verbunden ist. Die beiden Niederdruckzuleitungen 74, 76 sind dabei hydraulisch parallel zueinander angeordnet.
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Es ist daher möglich, mehrere Lager 60 mit einer einzelnen Venturidüse 54 zu durchströmen, es ist jedoch auch möglich, für jedes Lager 60 jeweils eine eigene Venturidüse 54 vorzusehen, die beispielsweise in Reihe oder auch, wie in 4 anhand einer Mehrkolbenpumpe gezeigt, parallel angeordnet sind.
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Wie in der schematischen Darstellung in 1 weiter zu sehen ist, ist in dem Hochdruckbereich 36 ein Druckreduzierventil 78 angeordnet, das Kraftstoff 12 aus dem Hochdruckbereich über eine Rücklaufleitung 80 in den Tank 14 absteuern kann. Dieses Druckreduzierventil 78 ist so ausgebildet, dass es aktiv und definiert angesteuert werden kann, um so einen Schmierstrom 50 durch das Kraftstoffeinspritzsystem 10 zu ermöglichen. Dazu wird es in einem vorbestimmten Betriebszustand der Brennkraftmaschine geöffnet, und bleibt ansonsten verschlossen. Ein solcher Betriebszustand ist beispielsweise ein Schubbetrieb, in dem normalerweise kein Kraftstoff 12 von den Injektoren 20 eingespritzt wird, und somit auch kein Hochdruck in der Drucksammelleitung 18 nötig ist.
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Werden beispielsweise bei der rücklauflosen Kraftstoffhochdruckpumpe 16 keine Venturidüsen 54 in der Niederdruckfluidleitung 24 vorgesehen, kann die Schmierung bzw. Kühlung der Antriebseinheit 42 nur durch die Einspritzmenge, d. h. die abgenommene Menge an Kraftstoff 12 an den Injektoren 20, gewährleistet werden. Im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine wird jedoch kein Kraftstoff 12 eingespritzt, und somit würde die Antriebseinheit 42 der Kraftstoffhochdruckpumpe 16 in diesem Fall nicht gekühlt werden. Dies ist insbesondere dann relevant, wenn das Kraftstoffeinspritzsystem 10 nach einem längeren Hochlastbetrieb sehr heiß ist, und die Brennkraftmaschine für eine längere Zeit in dem Schubbetrieb betrieben wird.
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Daher ist das Druckreduzierventil 78 in dem Hochdruckbereich 36 angeordnet. Der Hochdruck kann durch dieses Druckreduzierventil 78 abgebaut werden, so dass durch das Öffnen des Druckreduzierventils 78 ein dauerhafter Kraftstoffvolumenstrom 44 durch das Kraftstoffeinspritzsystem dargestellt werden kann. Das Druckreduzierventil 78 kann dabei, wie in 1 gezeigt, an der Drucksammelleitung 18, aber auch an anderen Bereichen des Hochdruckbereiches 36 angeordnet sein.
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Um das Fließen des Schmierstromes 50 durch das Kraftstoffeinspritzsystem 10 zu unterstützen, ist es vorteilhaft, wenn die Tankpumpe 22 einen Kraftstoffvolumenstrom 44 erzeugen kann, der bei geöffnetem Druckreduzierventil 78 alle Systemwiderstände in dem Kraftstoffeinspritzsystem 10 überwinden kann. D. h., der Kraftstoffvolumenstrom 44 soll einen Druck aufweisen, der ausreicht, dass der Kraftstoffvolumenstrom 44 von dem Tank 14 über die Antriebseinheit 42 in den Druckraum 28, in den Hochdruckbereich 36 über das Druckreduzierventil 78 und die Rücklaufleitung 80 zurück in den Tank 14 fließen kann. Beispielsweise reicht dazu ein Druck des Kraftstoffvolumenstroms 44 in einem Bereich von 1 bar bis 7 bar aus. D. h. die Tankpumpe 22 fördert durch die Kraftstoffhochdruckpumpe 16 hindurch in die Drucksammelleitung 16 hinein, wo der Kraftstoffvolumenstrom 44 über das Druckreduzierventil 78 in den Tank 14 zurückgeführt wird. Sämtliche Elemente des Kraftstoffeinspritzsystems 10, insbesondere die Kraftstoffhochdruckpumpe 16, sind dabei so ausgeführt, dass die Durchflusswiderstände mit der Tankpumpe 22 überwunden werden können.
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Es ist beispielsweise vorteilhaft, wenn ein Öffnungsdruck des Auslassventils 34 dabei geringer ist als der Druck, den die Tankpumpe 22 in den Kraftstoffvolumenstrom 44 erzeugt.
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Das Druckreduzierventil 78 kann dabei ein standardmäßig an dem Hochdruckbereich 36 vorgesehenes Druckreduzierventil 78 sein, das so ausgelegt ist, dass je nach Anforderung ein Druck des Kraftstoffes 12 in dem Hochdruckbereich 36, insbesondere in der Drucksammelleitung 18, eingestellt werden kann. Es ist auch bekannt, solche Druckreduzierventile 78 zusätzlich als Druckbegrenzungsventile 82 auszulegen, wobei in dem Druckreduzierventil 78 mechanische Elemente vorgesehen sind, die automatisch bei Erreichen eines vorbestimmten maximal zulässigen Druckes in dem Hochdruckbereich 36 öffnen und Kraftstoff 12 absteuern, beispielsweise ebenfalls über die Rücklaufleitung 80 in den Tank 14.
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Es ist aber auch denkbar, das Druckreduzierventil 78 ausschließlich zum Bilden des Schmierstromes 50 vorzusehen und ein zusätzliches Druckreduzierventil 78 mit den beschriebenen Merkmalen in dem Hochdruckbereich 36 vorzusehen.
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Wie in 1 zu sehen ist, weist das Kraftstoffeinspritzsystem 10 die Steuereinrichtung 40 auf, die insbesondere zum Ansteuern des Druckreduzierventils 78 ausgebildet ist. Über die Steuereinrichtung 40 wird das Druckreduzierventil 78 gezielt geöffnet, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Schubbetrieb befindet. Befindet sich die Brennkraftmaschine jedoch in einem Einspritzbetrieb, wird das Druckreduzierventil 78 geschlossen. In diesem Fall ist der Schmierstrom 50 durch Abnahme von Kraftstoff 12 über die Injektoren 20 gewährleistet, und das Öffnen des Druckreduzierventiles 78 würde einer effizienten Einspritzung über die Injektoren 20 entgegenstehen.
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Nachfolgend wird mit Bezug auf 5 und 6 der Aufbau der Steuereinrichtung 40 sowie das Schmierverfahren, das die Steuereinrichtung durchführen kann, näher erläutert.
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In dem Schmierverfahren zum Schmieren der Kraftstoffhochdruckpumpe 16 wird der Kraftstoffvolumenstrom 44, den die Tankpumpe 22 erzeugt, vollständig in den wenigstens einen Druckraum 28 der Kraftstoffhochdruckpumpe 16 geleitet. Ein Teil des Kraftstoffvolumenstroms 44 wird zum Schmieren der Antriebseinheit 42 abgezweigt, mündet jedoch auch vollständig wieder in die Niederdruckfluidleitung 24 ein, so dass der Kraftstoffvolumenstrom 44, der von der Tankpumpe 22 erzeugt wird, vollständig dem Druckraum 28 zur Verfügung steht. Dies ist in jedem Betriebszustand der Brennkraftmaschine der Fall. In einem nächsten Schritt wird der Betriebszustand der Brennkraftmaschine erfasst, wozu die Steuereinrichtung 40 eine Erfassungseinrichtung 84 aufweist.
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In der Steuereinrichtung 40 ist weiter eine Logik 86 hinterlegt, die einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit einem benötigten Öffnungszustand des Druckreduzierventiles 78 in Abhängigkeit setzt. Es gibt dabei insbesondere zwei Betriebszustände, nämlich einen Schubbetrieb der Brennkraftmaschine, in der es keine Kraftstoffanforderung an den Injektoren 20 gibt, und einen Einspritzbetrieb, in dem die Injektoren Kraftstoff 12 in die Brennräume der Brennkraftmaschine einspritzen.
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In einem weiteren Schritt wird dann von einer Vergleichseinrichtung 88 der Steuereinrichtung 40 der erfasste Betriebszustand mit der Logik 86 verglichen und festgestellt, ob sich die Brennkraftmaschine im Schubbetrieb oder im Einspritzbetrieb befindet. Im Falle, dass sich die Brennkraftmaschine im Schubbetrieb befindet, wird dann ein Signal über eine Signalausgabeeinrichtung 90 der Steuereinrichtung 40 ausgegeben, mit dem das Druckreduzierventil 78 geöffnet wird. Befindet sich die Brennkraftmaschine jedoch nicht im Schubbetrieb, sondern beispielsweise in einem Einspritzbetrieb, dann wird das Signal nicht ausgegeben und das Druckreduzierventil 78 verbleibt in seiner geschlossenen Stellung.
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Mit dem Schmierverfahren ist demgemäß die Kühlung der Kraftstoffhochdruckpumpe 16 ohne Rücklauf auch in einem Schubbetrieb der Brennkraftmaschine gewährleistet. Dies erfolgt durch gezielte Nutzung und Schaltung von bereits bekannten Komponenten, wie beispielsweise des Druckreduzierventiles 78 in dem Kraftstoffeinspritzsystem 10. Der Kraftstoffvolumenstrom 44 der Tankpumpe 22 wird gezielt durch den vorhandenen Hochdruckkreislauf geleitet. Es sind keine weitere Niederdruckkomponenten nach der Kraftstoffhochdruckpumpe 16 vorhanden.
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Es ist auch denkbar, statt des bereits vorhandenen Druckreduzierventils 78 ein zusätzliches Druckreduzierventil 78 im Hochdruckbereich 36 des Kraftstoffeinspritzsystems 10 vorzusehen, und einem Kraftstoffvolumenstrom 44 in die Rücklaufleitung 80 zu leiten. Dies kann dazu dienen, um unabhängig vom Aufbau des Druckreduzierventiles 78 einen gezielten Kraftstoffvolumenstrom 44 einzustellen.
