DE102015221246A1

DE102015221246A1 - Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE102015221246A1
Application number: DE102015221246.7A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Herbster; Toni Jankowski
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2017-05-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem (1) einer Brennkraftmaschine, mit einer Niederdruckpumpe (8), die mit Niederdruck beaufschlagten Kraftstoff zu einer Hochdruckpumpe (10) liefert, die mindestens ein Pumpenelement (21) aufweist, das mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff zu einem Hochdruckspeicher (30) liefert, wobei die Hochdruckpumpe (10) mindestens ein zusätzliches Pumpenelement (22) aufweist, das mit einem zusätzlichen Hochdruckspeicher (65) verbunden ist. Um das Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere im Hinblick auf seine Funktion und/oder seinen Wirkungsgrad, zu verbessern, umfasst eine Hochdruckventileinrichtung (66) für das zusätzliche Pumpenelement (22) einen Ventilkolben, der über einen Anker einer Magnetbaugruppe betätigt wird, wobei zwischen dem Anker und dem Ventilkolben eine Entkopplungseinrichtung angeordnet ist, die einen direkten Kontakt zwischen dem Anker und dem Ventilkolben verhindert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einer Niederdruckpumpe, die mit Niederdruck beaufschlagten Kraftstoff zu einer Hochdruckpumpe liefert, die mindestens ein Pumpenelement aufweist, das mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff zu einem Hochdruckspeicher liefert, wobei die Hochdruckpumpe mindestens ein zusätzliches Pumpenelement aufweist, das mit einem zusätzlichen Hochdruckspeicher verbunden ist. Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Kraftstoffeinspritzsystems.
Stand der Technik
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 039 207 A1 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckpumpe bekannt, aufweisend ein Pumpengehäuse, in welchem eine Pumpennockenwelle gelagert ist, die über einen Rollenstößel mit einem Kolben zusammenwirkt, der in einem von einem Pumpenzylinderkopf unter Bildung eines Arbeitsraums abgedeckten Pumpenzylinder auf und ab bewegbar ist, und der Arbeitsraum über ein Saugventil und ein Überdruckventil mit einem Kraftstoffniederdrucksystem sowie über ein Rückschlagventil mit einem Hochdrucksystem verschaltet ist. Bei dem Kraftstoffeinspritzsystem handelt es sich insbesondere um ein Common-Rail-Einspritzsystem.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einer Niederdruckpumpe, die mit Niederdruck beaufschlagten Kraftstoff zu einer Hochdruckpumpe liefert, die mindestens ein Pumpenelement aufweist, das mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff zu einem Hochdruckspeicher liefert, wobei die Hochdruckpumpe mindestens ein zusätzliches Pumpenelement aufweist, das mit einem zusätzlichen Hochdruckspeicher verbunden ist, insbesondere im Hinblick auf seine Funktion und/oder seinen Wirkungsgrad, zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einer Niederdruckpumpe, die mit Niederdruck beaufschlagten Kraftstoff zu einer Hochdruckpumpe liefert, die mindestens ein Pumpenelement aufweist, das mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff zu einem Hochdruckspeicher liefert, wobei die Hochdruckpumpe mindestens ein zusätzliches Pumpenelement aufweist, das mit einem zusätzlichen Hochdruckspeicher verbunden ist, dadurch gelöst, dass eine Hochdruckventileinrichtung für das zusätzliche Pumpenelement einen Ventilkolben umfasst, der über einen Anker einer Magnetbaugruppe betätigt wird, wobei zwischen dem Anker und dem Ventilkolben eine Entkopplungseinrichtung angeordnet ist, die einen direkten Kontakt zwischen dem Anker und dem Ventilkolben verhindert. Dadurch kann zum einen der Verschleiß am Anker deutlich reduziert werden. Darüber hinaus wird durch die Entkopplungseinrichtung ein Spielausgleich zwischen dem Anker und dem Ventilkolben ermöglicht. Das führt wiederum dazu, dass die Funktion der Hochdruckventileinrichtung, insbesondere im Hinblick auf Dichtheit, Schaltzeit und die Reproduzierbarkeit von Schaltvorgängen, stabil aufrechterhalten werden kann. Die Hochdruckventileinrichtung wird durch Bestromen über die Magnetbaugruppe elektrisch betätigt. Im unbestromten Zustand wird die Hochdruckventileinrichtung, vorzugsweise durch eine Federkraft, offen gehalten. Die Hochdruckventileinrichtung ist vorzugsweise als 2/2-Wegeventil mit einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung ausgeführt. Die Schaltpositionen der Hochdruckventileinrichtung können vorteilhaft nur in einem nahezu druckausgeglichenen Zustand gewechselt werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben aus einem härteren Material als der Anker gebildet ist, der aus einem relativ weichen magnetischen oder magnetisierbaren Material gebildet ist. Der Ventilkolben muss insbesondere deshalb eine hohe Härte aufweisen, da ein an dem Ventilkolben ausgebildeter Ventilkolbenkopf zur Darstellung eines Ventilsitzes an einer Dichtstelle in einem Zylinderkopf des zusätzlichen Pumpenelements anschlägt. Der Anker ist vorzugsweise deshalb aus einem relativ weichen magnetischen oder magnetisierbaren Material gebildet, um möglichst hohe Magnetkräfte übertragen zu können.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker und der Ventilkolben in unterschiedlichen Führungselementen hin und her bewegbar geführt sind. Die Kombination aus Ventilkolben und Anker baut sehr lang. Aus Gründen der Festigkeit und einer geforderten Genauigkeit in Bezug auf den Ventilsitz und einen Pol der Magnetbaugruppe ist eine Führung an nur einer Stelle schwierig darstellbar. Eine Führung von einem Teil an zwei Stellen ist ebenfalls schwierig, da dies ein Verkanten der Komponenten herbeiführen könnte. Daher sind der Anker und der Ventilkolben als getrennte Komponenten ausgeführt und in unterschiedlichen Führungselementen hin und her bewegbar geführt. Durch die Entkopplungseinrichtung wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass sich die beiden Teile, also der Anker und der Ventilkolben, nur berühren. Demzufolge können zwischen dem Anker und dem Ventilkolben nur Druckkräfte und keine Zugkräfte übertragen werden. Durch die unterschiedlichen Führungselemente können der Anker und der Ventilkolben auf einfache Art und Weise relativ genau geführt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung zwischen einander zugewandten Enden des Ventilkolbens und des Ankers angeordnet ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein Spielausgleich zwischen dem Ventilkolben und dem Anker ermöglicht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker durch eine Ankerfeder gegen den Ventilkolben vorgespannt ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass der Anker unter Zwischenschaltung der Entkopplungseinrichtung mit dem Ventilkolben in einem indirekten Kontakt bleibt. Bei dynamischen Öffnungs- und/oder Schließvorgängen kann es trotzdem vorkommen, dass der Ventilkolben von dem Anker abhebt. Wenn der Ventilkolben dann im Anschluss mit hoher Dynamik wieder auf den Anker auftritt, kann der Anker, da er aus einem relativ weichen Material gebildet ist, verschleißen. Dieser unerwünschte Verschleiß wird durch die Entkopplungseinrichtung deutlich reduziert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung ein Kontaktelement umfasst, das eine Anschlagfläche für den Ventilkolben aufweist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass der Ventilkolben nicht mit dem Anker in Kontakt kommt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement aus einem härteren Material als der Anker gebildet ist. Das Kontaktelement kann aus dem gleichen oder aus einem ähnlichen Material wie der Ventilkolben gebildet sein. Das Kontaktelement ist einfach und kostengünstig herstellbar.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement als Kontaktstift, insbesondere als Normteil, ausgeführt ist. Dadurch wird die Beschaffung des Kontaktelements erheblich vereinfacht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstift mit einem Ende in einem zentralen Sackloch des Ankers angeordnet ist. Das zentrale Sackloch im Anker ist fertigungstechnisch relativ einfach darstellbar. Der Kontaktstift ist zum Beispiel mit einem Ende in das zentrale Sackloch des Ankers eingepresst. Durch das zentrale Sackloch im Anker wird die Montage des Kontaktstifts erheblich vereinfacht.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Hochdruckventileinrichtung, eine Hochdruckpumpe, ein zusätzliches Pumpenelement, einen Zylinderkopf, einen Ventilkolben, einen Anker und/oder eine Entkopplungseinrichtung für ein vorab beschriebenes Kraftstoffeinspritzsystem. Die genannten Teile sind separat handelbar.
Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Kraftstoffeinspritzsystems ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die Hochdruckpumpe in einem Motorbetriebszustand mit hydraulischer Energie aus dem zusätzlichen Hochdruckspeicher über die geöffnete Hochdruckventileinrichtung durch das zusätzliche Pumpenelement angetrieben wird.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die geöffnete Hochdruckventileinrichtung im Motormodus der Hochdruckpumpe vor dem Erreichen eines unteren Totpunkts geschlossen wird, wobei die geöffnete Hochdruckventileinrichtung im Pumpenmodus der Hochdruckpumpe nach dem Überschreiten eines oberen Totpunkts geschlossen wird. Im Motormodus wird die Hochdruckpumpe über das zusätzliche Pumpenelement mit hydraulischer Energie aus dem zusätzlichen Hochdruckspeicher angetrieben. Im Pumpenmodus wird der zusätzliche Hochdruckspeicher über das zusätzliche Pumpenelement mit hydraulischer Energie aufgeladen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckventileinrichtung im Leerlaufmodus und im Abstellmodus der Hochdruckpumpe geschlossen bleibt. Dadurch wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass das System mitgeschleppt wird, ohne dass sich der Zustand des zusätzlichen Hochdruckspeichers verändert.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
1 ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Niederdruckpumpe und einer Hochdruckpumpe, die ein Pumpenelement aufweist, das einem Hochdruckspeicher zugeordnet ist, und ein zusätzliches Pumpenelement aufweist, das einem zusätzlichen Hochdruckspeicher zugeordnet ist, und
2 ein Ausführungsbeispiel der Hochdruckventileinrichtung aus 1 im Schnitt durch das zusätzliche Pumpenelement.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem 1 eines Kraftfahrzeugs in Form eines Hydraulikschaltplans dargestellt. Bei dem Kraftstoffeinspritzsystem 1 handelt es sich um ein sogenanntes Common-Rail-Einspritzsystem zum Einspritzen von Diesel-Kraftstoff. Ein herkömmliches Common-Rail-System ist zum Beispiel in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 027 644 A1 offenbart.
In einem Tankbereich 3 ist durch zwei Tanksymbole 4, 5 ein Tank mit Kraftstoff angedeutet. Von dem Tanksymbol 4 erstreckt sich eine Hydraulikleitung 6 zu einer Hochdruckpumpe 10. In einem Abschnitt der Hydraulikleitung 6 ist eine Niederdruckpumpe 8 angeordnet. Von dem Tanksymbol 5 erstreckt sich eine Hydraulikleitung 7 ebenfalls zu der Hochdruckpumpe 10.
In der Hydraulikleitung 6 ist eine Filtereinrichtung 11 zwischen dem Tanksymbol 4 und der Niederdruckpumpe 8 angeordnet. Zwischen der Niederdruckpumpe 8 und der Hochdruckpumpe 10 ist eine weitere Filtereinrichtung 15 angeordnet. Zwischen der Niederdruckpumpe 8 und der Filtereinrichtung 15 sind zwei Rückschlagventile 12 und 13 angeordnet.
Das Rückschlagventil 12 sperrt in Richtung der Niederdruckpumpe 8. Das Rückschlagventil 13 sperrt in Richtung der Hydraulikleitung 6. Zwischen der Filtereinrichtung 15 und einem Eingang oder Zulauf 14 der Hochdruckpumpe 10 ist ein zusätzliches Rückschlagventil 16 angeordnet. Das zusätzliche Rückschlagventil 16 sperrt in Richtung der Filtereinrichtung 15.
Die Hochdruckpumpe 10 umfasst ein Hochdruckpumpengehäuse 20. An das Hochdruckpumpengehäuse 20 ist ein Pumpenelement 21 angebaut. Darüber hinaus ist an das Hochdruckpumpengehäuse 20 ein zusätzliches, also ein zweites, Pumpenelement 22 angebaut.
Das Pumpenelement 21 umfasst einen Pumpenkolben 23. Das zusätzliche Pumpenelement 22 umfasst einen Pumpenkolben 24. Der Pumpenkolben 23 begrenzt, bezogen auf eine zentrale Drehachse in dem Hochdruckpumpengehäuse 20 radial außen, einen Kompressionsraum 25 des Pumpenelements 21. Der Pumpenkolben 24 begrenzt, bezogen auf die zentrale Drehachse des Hochdruckpumpengehäuses 20 ebenfalls radial außen, einen Kompressionsraum 26 des zusätzlichen Pumpenelements 22.
In dem Hochdruckpumpengehäuse 20 ist ein Antriebselement 28 für die beiden Pumpenkolben 23 und 24 drehbar angeordnet. Bei dem Antriebselement 28 handelt es sich zum Beispiel um eine Pumpennockenwelle mit zwei Nocken. Die Nocken wirken, zum Beispiel unter Zwischenschaltung von Kopplungselementen, wie Rollenstößeln, mit den Pumpenkolben 23, 24 zusammen, um diese im Betrieb der Hochdruckpumpe 10 in translatorische Bewegungen in dem jeweiligen Pumpenelement 21, 22 zu versetzen.
Das Antriebselement 28 ist in einem Hochdruckpumpeninnenraum 29 angeordnet, der zu Schmier- und/oder Kühlzwecken mit Kraftstoff befüllt ist. In dem Hochdruckpumpeninnenraum 29 sind zum Beispiel Lagerstellen für die Pumpennockenwelle vorgesehen. Diese Lagerstellen sind vorteilhaft Kraftstoffgeschmiert.
Das Pumpenelement 21 dient zur Versorgung eines Hochdruckspeichers 30 mit Kraftstoff, der mit Hochdruck beaufschlagt ist. Der Hochdruckspeicher 30 wird auch als Rail oder Common-Rail bezeichnet. An den Hochdruckspeicher 30 ist ein Injektor 31 angeschlossen. Bei dem Injektor 31 handelt es sich zum Beispiel um einen von vier Injektoren, die an den Hochdruckspeicher 30 angeschlossen sind. Über die Injektoren 31 wird dann Kraftstoff zum Betreiben einer (nicht dargestellten) Brennkraftmaschine, eingespritzt.
Dem Hochdruckspeicher 30 ist ein Druckregelventil 34 zugeordnet. Von dem Druckregelventil 34 erstreckt sich eine Hydraulikleitung 35 zu einer Verzweigung 36 in der Hydraulikleitung 7. In der Hydraulikleitung 35 ist ein Rückschlagventil 37 angeordnet, das in Richtung des Druckregelventils 34 sperrt. Von der Verzweigung 36 erstreckt sich eine Hydraulikleitung 40 zu dem Hochdruckpumpengehäuse 20.
Der Hochdruckpumpeninnenraum 29 des Hochdruckpumpengehäuses 20 steht also mit den Hydraulikleitungen 6, 7 und 40 in Verbindung. In der Hydraulikleitung 7 ist zwischen der Verzweigung 36 und dem Hochdruckpumpengehäuse 20 eine erste Drossel angeordnet. Eine zweite Drossel ist in der Hydraulikleitung 40 zwischen der Verzweigung 36 und dem Hochdruckpumpengehäuse 20 angeordnet.
Darüber hinaus sind an das Hochdruckpumpengehäuse 20 mit dem Hochdruckpumpeninnenraum 29 drei Hydraulikleitungen 44, 45 und 46 angeschlossen. Die Hydraulikleitung 44 steht über einen Dämpfer 48 mit der Hydraulikleitung 35 in Verbindung. Ein Überströmventil 50 ist zwischen die Hydraulikleitungen 44 und 35 geschaltet.
Die Hydraulikleitung 45 verbindet den Hochdruckpumpeninnenraum 29 mit dem Kompressionsraum 25 des Pumpenelements 21. In der Hydraulikleitung 45 ist ein elektronisches Saugventil 52 angeordnet.
Das elektronische Saugventil 52 ist als 2/2-Wegeventil ausgeführt und in seine dargestellte Öffnungsstellung vorgespannt. Durch elektromagnetische Betätigung ist das zusätzlich mit einer Druckrückführung ausgestattete Saugventil in seine Schließstellung umschaltbar. Das Saugventil 52 ist vorteilhaft als Proportionalventil ausgeführt.
Von dem Kompressionsraum 25 des Pumpenelements 21 erstreckt sich eine Hydraulikleitung 53 zu dem Hochdruckspeicher 30. In der Leitung 53 ist ein Rückschlagventil 54 angeordnet, das in Richtung des Kompressionsraums 25 sperrt.
In der Hydraulikleitung 46 sind zwei Verzweigungen 56 und 57 vorgesehen. Von der Verzweigung 56 erstreckt sich eine Hydraulikleitung 59 zu dem Kompressionsraum 26 des zusätzlichen Pumpenelements 22. In der Hydraulikleitung 59 ist eine Saugventileinrichtung 60 angeordnet. Die Saugventileinrichtung 60 kann so oder so ähnlich ausgeführt sein wie das Saugventil 52.
Die Hydraulikleitung 46 mit der Verzweigung 56 ist Teil eines Saugbereichs 61 des Kraftstoffeinspritzsystems 1. Von der Verzweigung 57 erstreckt sich eine Hydraulikleitung 62 zum Kompressionsraum 26 des Pumpenelements 22. Die Verzweigung 57 mit der Hydraulikleitung 62 ist Teil eines Druckbereichs 63 des Kraftstoffeinspritzsystems 1.
In dem Druckbereich 63 ist ein zusätzlicher Hochdruckspeicher 65 angeordnet. Die Hydraulikleitung 62 mit der Verzweigung 57 verbindet den Kompressionsraum 26 des zusätzlichen Pumpenelements 22 mit dem zusätzlichen Hochdruckspeicher 65. Eine Hochdruckventileinrichtung 66 ist in der Hydraulikleitung 62 zwischen dem Kompressionsraum 26 des zusätzlichen Pumpenelements 22 und der Verzweigung 57 angeordnet.
Zwischen der Hochdruckventileinrichtung 66 und der Verzweigung 57 sind ein Temperatursensor 68 und ein Öldrucksensor 69 vorgesehen. Ein weiterer Temperatursensor 70 ist auf einer Gasseite des zusätzlichen Hochdruckspeichers 65 vorgesehen. Auf der Gasseite des zusätzlichen Hochdruckspeichers 65 sind des Weiteren eine Berstscheibe 71 und eine Schmelzsicherung 72 vorgesehen.
In der Hydraulikleitung 46 ist zwischen der Verzweigung 56 und der Verzweigung 57 eine Druckbegrenzungsventileinrichtung 74 angeordnet. Wenn der Druck in dem Druckbereich 63, insbesondere der Druck in dem zusätzlichen Hochdruckspeicher 65, einen vorgegebenen maximalen Wert überschreitet, dann öffnet die Druckbegrenzungsventileinrichtung 74 und der Überdruck wird in dem Saugbereich 61 abgebaut, der auch als Niederdruckbereich bezeichnet wird.
Durch das in 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzsystems 1 mit dem zusätzlichen Pumpenelement 22 und dem zusätzlichen Hochdruckspeicher 65 kann vorteilhaft kinetische Energie in einem Schubbetrieb eines Kraftfahrzeugs über die Hochdruckpumpe 10 in hydraulische Energie umgewandelt werden, die in dem zusätzlichen Hochdruckspeicher 65 gespeichert wird.
Der zusätzliche Hochdruckspeicher 65 ist zum Beispiel als hydropneumatischer Speicher ausgeführt. Der hydropneumatische Speicher kann als Membranspeicher, als Blasenspeicher oder als Federspeicher ausgeführt sein.
Bei einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs kann die in dem zusätzlichen Hochdruckspeicher 65 gespeicherte hydraulische Energie mit Hilfe der Hochdruckpumpe 10, die in einem Motorbetrieb betrieben werden kann, in kinetische Energie umgewandelt werden. Diese kinetische Energie kann genutzt werden, um, zum Beispiel einen Verbrennungsmotor, beim Antreiben beziehungsweise Beschleunigen des Kraftfahrzeugs zu unterstützen.
In dem Kraftstoffeinspritzsystems 1 werden an sich bekannte Komponenten eines Common-Rail-Systems wie die Niederdruckpumpe 8 oder die Hochdruckpumpe 10 genutzt. Die Niederdruckpumpe 8 wird auch als Vorförderpumpe für die Hochdruckpumpe 10 bezeichnet. Die Hochdruckpumpe 10 ist um das zusätzliche Pumpenelement 22 mit dem Pumpenkolben 24, der den Kompressionsraum 26 begrenzt, erweitert.
Das zusätzliche Pumpenelement 22 arbeitet separat zu dem Common-Rail-Hochdruckkreislauf mit dem Hochdruckspeicher 30. Die Verbindung zwischen dem Kompressionsraum 26 und dem Druckbereich 61, der auch als Niederdruckbereich bezeichnet wird, wird mittels der Saugventileinrichtung 60 gesteuert. Zu diesem Zweck ist die Saugventileinrichtung 60 zum Beispiel als elektronisches Saugventil ausgeführt.
Die Verbindung zwischen dem Kompressionsraum 26 und dem Druckbereich 63, der auch als Hochdruckbereich bezeichnet wird, erfolgt über die Hochdruckventileinrichtung 66. Die Hochdruckventileinrichtung 66 ist vorteilhaft als elektronisches Hochdruckventil, insbesondere als Magnetventil, ausgeführt.
Im Motorbetrieb oder Motormodus der Hochdruckpumpe 10 wird die Hochdruckventileinrichtung 66 auch rückwärts durchströmt, also vom zusätzlichen Hochdruckspeicher 65 in den Kompressionsraum 26.
Das Befüllen der Pumpenelemente 21, 22 erfolgt über die Hydraulikleitungen 45 und 46 aus dem Kraftstoffvolumen in dem Hochdruckpumpeninnenraum 29. Um hier eine ausreichende Befüllung sicherzustellen, ist es vorteilhaft, das Druckniveau in dem Hochdruckpumpeninnenraum 29 mittels des Überströmventils 50 anzuheben. Darüber hinaus kann über das Überströmventil 50 eine Kraftstoffmenge, welche nicht für die Einspritzung benötigt wird, über die Hydraulikleitung 7 in den Tankbereich 3 beziehungsweise 5 zurückgeführt werden.
In 2 ist das zusätzliche Pumpenelement 22 mit der Hochdruckventileinrichtung 66 im Schnitt dargestellt. Das zusätzliche Pumpenelement 22 umfasst einen Zylinderkopf 90, in welchem der Kompressionsraum 26 von dem Pumpenkolben 24 begrenzt wird. Der Kompressionsraum 26 wird auch als Elementraum 26 bezeichnet.
Der Zylinderkopf 90 umfasst ein Durchgangsloch 91, das eine Niederdruckverbindung zu der Saugventileinrichtung 60 darstellt, die an den Zylinderkopf 90 angebaut ist. Darüber hinaus umfasst der Zylinderkopf 90 ein Durchgangsloch 92, das den Elementraum oder Kompressionsraum 26 des zusätzlichen Pumpenelements 22 mit der Hochdruckventileinrichtung 66 verbindet.
Das Durchgangsloch 92 geht von dem Kompressionsraum oder Elementraum 26 aus und mündet in einen Druckverbindungsraum 99. Der Druckverbindungsraum 99 steht über eine (nicht dargestellte) Hochdruckverbindung mit dem zusätzlichen Hochdruckspeicher (65 in 1) in Verbindung. Bei der Hochdruckverbindung handelt es sich zum Beispiel um einen Abschnitt einer Hydraulikleitung, die in 1 mit 62 bezeichnet ist.
Der Zylinderkopf 90 weist im Mündungsbereich des Durchgangslochs 92 in dem Druckverbindungsraum 99 eine Dichtstelle 94 für einen Ventilkolben 95 auf. Der Ventilkolben 95 umfasst an einem Ende einen Ventilkolbenkopf 96, von dem eine Ventilkolbenstange 97 ausgeht. Der Ventilkolbenkopf 96 weist an seinem der Ventilkolbenstange 97 abgewandten Ende eine Dichtfläche oder Dichtkante auf, die zur Darstellung eines Ventilsitzes 98 an einer Dichtfläche oder Dichtkante im Bereich der Dichtstelle 94 an dem Zylinderkopf 90 dichtend zur Anlage kommen kann.
Der Ventilkolben 95 ist mit dem Ventilkolbenkopf 96 in einem Führungskörper 100 hin und her bewegbar, das heißt in 2 nach links und nach rechts, geführt. Der als Ringraum ausgeführte Druckverbindungsraum 99 wird auf seiner in 2 rechten Seite von dem Führungskörper 100 begrenzt.
Durch eine Ventilfeder 102 ist der Ventilkolben 95 in eine Öffnungsstellung vorgespannt, in welcher eine Verbindung zwischen dem Elementraum 26 und dem Druckverbindungsraum 99 über das Durchgangsloch 92 durch den Ventilkolbenkopf 96 freigegeben wird. In der Schließstellung, also bei geschlossenem Ventilsitz 98, kommt der Ventilkolbenkopf 96 so an der Dichtstelle 94 des Zylinderkopfs 90 zur Anlage, dass die Verbindung zwischen dem Elementraum 26 über das Durchgangsloch 92 mit dem Druckverbindungsraum 99 unterbrochen wird.
Die Ventilfeder 102 ist als Schraubendruckfeder ausgeführt und in axialer Richtung zwischen einer Stützscheibe 104 und einem Federteller 105 eingespannt. Die Stützscheibe 104 stützt sich an dem Zylinderkopf 90 beziehungsweise an dem Führungskörper 100 ab. Der Federteller 105 ist an der Ventilkolbenstange 97 des Ventilkolbens 95 befestigt. Durch die Vorspannkraft der Ventilfeder 102 wird der Ventilkolben 95 in 2 nach rechts, also von dem Elementraum oder Kompressionsraum 26 des zusätzlichen Pumpenelements 22 weg, vorgespannt.
Der Zylinderkopf 90 umfasst radial außerhalb und in axialer Richtung überlappend zu dem Ventilkolben 95 einen Außengewindebereich 108. Der Außengewindebereich 108 dient zum Aufschrauben einer Überwurfmutter 109, mit welcher die Hochdruckventileinrichtung 96 schnell und einfach an dem Zylinderkopf 90 befestigt werden kann. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Längsachse des Ventilkolbens 95, die gleichzeitig eine Bewegungsachse des Ventilkolbens 95 darstellt. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zu der Längsachse des Ventilkolbens 95. Radial bedeutet quer zur Längsachse des Ventilkolbens 95.
Die Hochdruckventileinrichtung 66 umfasst zur Betätigung des Ventilkolbens 95 eine Magnetbaugruppe 110 mit einem Polrohr 112. Das Polrohr 112 weist einen Bund 113 auf, der zur Befestigung der Hochdruckventileinrichtung 66 an dem Zylinderkopf 90 mit Hilfe der Überwurfmutter 109 in axialer Richtung an dem Außengewindebereich 108 festgelegt wird. Eine Einstellscheibe 114 ist in axialer Richtung zwischen dem Bund 113 und dem Außengewindebereich 108 des Zylinderkopfs 90 eingespannt.
Die Magnetbaugruppe 110 umfasst im Inneren des Polrohrs 112 einen Pol 115, durch welchen sich die Ventilkolbenstange 97 des Ventilkolbens 95 mit ihrem dem Ventilkolbenkopf 96 abgewandten Ende hindurch erstreckt. Das Polrohr 112 ist an seinem dem Elementraum 26 abgewandten Ende einstückig mit einem Polrohrendstück 116 verbunden, welches das Polrohr 112 in 2 nach rechts abschließt.
Mit Hilfe einer Überwurfmutter 117 ist eine Spuleneinheit 122 auf dem Polrohr 112 befestigt. Die Spuleneinheit 122 umfasst einen Spulenträger mit einer elektromagnetischen Spule mit einer Kunststoffumspritzung. Die Magnetbaugruppe 110 umfasst darüber hinaus einen (nicht dargestellten) Anschlussstecker zum Herstellen einer elektrischen Verbindung.
Die Magnetgruppe 110 umfasst des Weiteren einen Anker 118, der durch eine Ankerfeder 119 gegen den Ventilkolben 95 vorgespannt ist. Beim Bestromen der Spule wird der Anker 118 so gegen den Ventilkolben 95 bewegt, dass die Hochdruckventileinrichtung 66 schließt.
Die Ventilkolbenstange 97 ist im Bereich der Magnetbaugruppe 110 vorzugsweise mit Niederdruck beaufschlagt. Zwischen der Ventilkolbenstange 97 und dem Pol 115 ist ausreichend Spiel vorhanden, um einen Druckausgleich bei einer Bewegung des Ventilkolbens 95 zu ermöglichen. Alternativ oder zusätzlich kann das Polrohr 112 radial innen im Bereich der Ventilkolbenstange 97 mit Ausnehmungen, insbesondere mit Längsnuten, versehen sein, die einen Druckausgleich beim Bewegen des Ventilkolbens 95 ermöglichen.
Zwischen einem dem Ventilkolbenkopf 96 abgewandten Ventilkolbenstangenende 132 des Ventilkolbens 95 und dem Anker 118 der Magnetbaugruppe 110 ist eine Entkopplungseinrichtung 130 angeordnet. Die Entkopplungseinrichtung 130 umfasst ein Kontaktelement 134, das eine dem Ventilkolbenstangenende 132 zugewandte Kontaktfläche aufweist.
Das Kontaktelement 134 ist als Kontaktstift 135 ausgeführt. Der Kontaktstift 135 ist mit einem dem Ventilkolbenstangenende 132 abgewandten Ende in einem zentralen Sackloch 138 des Ankers 118 angeordnet. Der Kontaktstift 135 ist in das zentrale Sackloch 138 des Ankers 118 eingepresst.
Ein Teil des Kontaktstifts 135 ragt aus dem zentralen Sackloch 138 des Ankers 118 heraus. Durch die Vorspannkraft der Ankerfeder 119 ist der Anker 118 mit dem Kontaktstift 135 gegen das Ventilkolbenstangenende 132 vorgespannt.
Der Anker 118 ist in dem Polrohr 112 der Magnetbaugruppe 110 hin und her bewegbar geführt. Der Ventilkolben 95 ist mit dem Ventilkolbenkopf 96 in dem Führungskörper 100 in dem Zylinderkopf 90 hin und her bewegbar geführt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010039207 A1 [0002]
DE 102009027644 A1 [0021]

Claims

Kraftstoffeinspritzsystem (1) einer Brennkraftmaschine, mit einer Niederdruckpumpe (8), die mit Niederdruck beaufschlagten Kraftstoff zu einer Hochdruckpumpe (10) liefert, die mindestens ein Pumpenelement (21) aufweist, das mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff zu einem Hochdruckspeicher (30) liefert, wobei die Hochdruckpumpe (10) mindestens ein zusätzliches Pumpenelement (22) aufweist, das mit einem zusätzlichen Hochdruckspeicher (65) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hochdruckventileinrichtung (66) für das zusätzliche Pumpenelement (22) einen Ventilkolben (95) umfasst, der über einen Anker (118) einer Magnetbaugruppe (110) betätigt wird, wobei zwischen dem Anker (118) und dem Ventilkolben (95) eine Entkopplungseinrichtung (130) angeordnet ist, die einen direkten Kontakt zwischen dem Anker (118) und dem Ventilkolben (95) verhindert.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (95) aus einem härteren Material als der Anker (118) gebildet ist, der aus einem relativ weichen magnetischen oder magnetisierbaren Material gebildet ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (118) und der Ventilkolben (95) in unterschiedlichen Führungselementen hin und her bewegbar geführt sind.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung (130) zwischen einander zugewandten Enden des Ventilkolbens (95) und des Ankers (118) angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (118) durch eine Ankerfeder (119) gegen den Ventilkolben (95) vorgespannt ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung (130) ein Kontaktelement (134) umfasst, das eine Anschlagfläche für den Ventilkolben (95) aufweist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (134) aus einem härteren Material als der Anker (118) gebildet ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (134) als Kontaktstift (135), insbesondere als Normteil, ausgeführt ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstift (135) mit einem Ende in einem zentralen Sackloch (138) des Ankers (118) angeordnet ist.
Hochdruckventileinrichtung (66), Hochdruckpumpe (10), zusätzliches Pumpenelement (22), Zylinderkopf (90), Ventilkolben (95), Anker (118) und/oder Entkopplungseinrichtung (130) für ein Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche.