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Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffsystem
für eine
Brennkraftmaschine mit einem Niederdruckbereich, einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe,
und einem Hochdruckbereich, wobei die Hochdruckkraftstoffpumpe umfasst:
ein Gehäuse,
mindestens ein bewegliches Förderelement,
welches einen Förderraum
begrenzt, mindestens einen Antrieb, welcher das Förderelement
in Bewegung versetzen kann, einen Antriebsraum, in welchen der Antrieb
wenigstens teilweise angeordnet ist, und eine Schmiermittel-Versorgungseinrichtung
zur Versorgung beweglicher Teile mit Kraftstoff als Schmiermittel.
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Ein solches Kraftstoffsystem ist
aus der
DE 197 05
205 A1 bekannt. In dieser ist eine Radialkolbenpumpe gezeigt,
der Kraftstoff von einer elektrischen Vorförderpumpe mit einem bestimmten
Vordruck zugeführt
wird. Die Radialkolbenpumpe verdichtet den Kraftstoff auf ein sehr
hohes Niveau. Die Kolben der Radialkolbenpumpe werden von einer Druckfeder
mittels Gleitschuhen gegen eine Hubring beaufschlagt, der auf eine
rotierende Exzenterwelle aufgesetzt ist. Über eine Bohrung im Kolben
und in dem Gleitschuh ist der Förderraum
eines Zylinders mit einem Entlastungsraum verbunden, der zwischen dem
Gleitschuh und der entsprechenden Anlagefläche des Hubrings angeordnet
ist. Auf diese Weise wird bei einem Förderhub des Kolbens der Entlastungsraum
mit Druck beaufschlagt und hierdurch die Auflagekraft des Gleitschuhs
an der Anlagefläche des
Hubrings verringert.
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Bei der bekannten Kolbenpumpe sind
Exzenterwelle, Hubring, Gleitschuh, etc., in einem Antriebsraum
angeordnet, der mit dem Niederdruckbereich verbunden und in dem
unter Vordruck stehender Kraftstoff vorhanden ist. Aus diesem Antriebsraum
gelangt der Kraftstoff über
ein Einlassventil in den Förderraum
eines jeweiligen Zylinders. Durch den im Antriebsraum vorhandenen
Kraftstoff werden die dort befindlichen beweglichen Teile geschmiert und
gekühlt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, ein Kraftstoffsystem der eingangs genannten Art so weiterzubilden,
dass die Schmierung und Kühlung der
beweglichen Teile im Antriebsraum unter allen Betriebsbedingungen
gewährleistet
ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem Kraftstoffsystem
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass durch die Schmiermittel-Versorgungseinrichtung
der Antriebsraum mit einem Druck beaufschlagt werden kann, der höher ist
als der Druck im Niederdruckbereich.
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Vorteile der
Erfindung
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Bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffsystem
ist die Schmierung und Kühlung
der beweglichen Teile der Hochdruck-Kraftstoffpumpe auch dann gewährleistet,
wenn im Niederdruckbereich nur ein vergleichsweise niedriger Druck herrscht.
Dies ist bspw. bei einem solchen Kraftstoffsystem möglich, welches eine
Niederdruck-Kraftstoffversorgung aufweist, die einen variablen Vordruck
bereitstellt. Hintergrund hierfür
ist die Einsparung von Kraftstoff durch eine Reduzierung der Antriebsleistung
der in der Niederdruck-Kraftstoffversorgung verwendeten Kraftstoffpumpe.
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Ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen bestünde bei
einem solchen Kraftstoffsystem die Gefahr, dass es bspw. im Lagerbereich
der Antriebswelle der Hochdruck-Kraftstoffpumpe
bei einem niedrigen Kraftstoffdruck im Antriebsraum in Folge einer örtlichen
Temperaturerhöhung
zu einer Dampfbildung des sich im Antriebsraum befindlichen Kraftstoffes
kommen könnte,
was wiederum einen unzulässigen
Verschleiß an
den entsprechenden beweglichen Teilen der Hochdruck-Kraftstoffpumpe
zur Folge hätte.
Diese wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen zuverlässig vermieden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind in Unteransprüchen
angegeben.
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Zunächst wird vorgeschlagen, dass
der Antriebsraum fluidisch zum Niederdruckbereich hin abgeschlossen
ist. Hierdurch genügt
eine geringe Menge an Kraftstoff, welche dem Antriebsraum zuzuführen ist,
um die erfindungsgemäße Druckerhöhung im Antriebsraum
zu bewirken. Dies erhöht
den Wirkungsgrad des Kraftstoffsystems.
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Vorgeschlagen wird auch, dass die
Schmiermittel-Versorgungseinrichtung
einen Leckagespalt vom Förderraum
zum Antriebsraum hin umfasst. Die Druckbeaufschlagung des Antriebsraums
ist auf diese Weise ohne komplizierte zusätzlichen Maßnahmen möglich, was die Herstellkosten
des erfindungsgemäßen Kraftstoffsystems
niedrig hält.
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In Konkretisierung hierzu wird wiederum
vorgeschlagen, dass der Leckagespalt zwischen Förderelement und Gehäuse angeordnet
ist. Hierdurch wird automatisch auch die Gleitlagerung zwischen Förderelement
und Gehäuse
geschmiert und gekühlt.
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Möglich
ist auch, dass das Kraftstoffsystem einen Hochdruckbereich mit einem
Drucksteuerventil umfasst, und dass die Schmiermittel-Versorgungseinrichtung
einen Strömungsweg
umfasst, welcher den Antriebsraum mit einem Auslass des Drucksteuerventils
verbindet. Zum Schutz der im Hochdruckbereich vorhandenen Komponenten
und zur Einstellung des Drucks ist dort zumeist ein Drucksteuerventil
vorhanden. Erfindungsgemäß wird das
unter Druck stehende Absteuerfluid des Drucksteuerventils für die Druckbeaufschlagung
des Antriebsraums verwendet. Somit ist mit sehr einfachen Mitteln
und ohne komplexe und teure zusätzliche
Vorrichtungen die Druckbeaufschlagung des Antriebsraums sichergestellt.
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Vorgeschlagen wird auch, dass das
Kraftstoffsystem ein Mengensteuerventil umfasst, mit dem eine Hochdruckseite
der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zeitweise mit dem Niederdruckbereich
verbunden werden kann, und dass die Schmiermittel-Versorgungseinrichtung
einen Strömungsweg
umfasst, welcher den Antriebsraum mit einem Auslass des Mengensteuerventils
verbindet.
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Ein solches Mengensteuerventil wird
zur drehzahlunabhängigen
Einstellung der Fördermenge der
Hochdruck-Kraftstoffpumpe verwendet. Dies ist in all jenen Fällen sinnvoll,
in denen die Hochdruck-Kraftstoffpumpe von der Kurbel- oder Nockenwelle
einer Brennkraftmaschine angetrieben wird. Wenn das Mengensteuerventil öffnet, strömt unter hohem
Druck stehender Kraftstoff von der Hochdruckseite ab und gelangt
somit nicht bspw. zur Kraftstoff-Sammelleitung. Dies wird erfindungsgemäß für die Schmierung
und Kühlung
der im Antriebsraum vorhandenen Komponenten der Hochdruck-Kraftstoffpumpe
ausgenützt,
so dass eine komplexe separate Druckversorgung für den Antriebsraum entfallen kann.
Auch durch diese Weiterbildung werden somit Kosten eingespart.
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Bei einer weiteren vorgeschlagenen
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftstoffsystem umfasst
die Schmiermittel-Versorgungseinrichtung einen Strömungsweg,
welcher den Antriebsraum mit dem Niederdruckbereich verbinden kann,
und ist in diesem Strömungsweg
ein Rückschlagventil
vorhanden, welches zum Niederdruckbereich hin sperrt. Auf diese
Weise kann der Antriebsraum auch dann mit einem – allerdings vergleichsweise
geringen – Druck beaufschlagt
werden, wenn die Schmiermittel-Versorgungseinrichtung
den an sich im normalen Betrieb erforderlichen hohen Druck noch
nicht bereitstellen kann.
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Dies ist bspw. dann der Fall, wenn
die Hochdruck-Kraftstoffpumpe
von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, und wenn die Niederdruck-Kraftstoffversorgung
eine elektrisch angetriebene Kraftstoffpumpe aufweist. In diesem
Fall kann noch vor dem Anlassen der Brennkraftmaschine durch Einschalten
der elektrischen Kraftstoffpumpe ein gewisser Druck im Antriebsraum
erzeugt und dort gegebenenfalls vorhandene Gasblasen reduziert oder
eliminiert werden.
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Durch einen im Antriebsraum vorhandenen sehr
hohen Druck kann es zu einer unerwünschten Belastung bspw. an
Dichteinrichtungen der Hochdruck-Kraftstoffpumpe kommen. Um dies
zu vermeiden wird erfindungsgemäß auch vorgeschlagen, dass
das Kraftstoffsystem ein Druckbegrenzungsventil umfasst, welches
den Druck im Antriebsraum auf einen gewünschten Differenzdruck begrenzt.
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Alternativ hierzu ist es möglich, dass
das Kraftstoffsystem ein Druckregelventil umfasst, welches den Druck
im Antriebsraum auf einen gewünschten
Druck einstellt. Dies hat gegenüber
einem Druckbegrenzungsventil den Vorteil, dass der maximale Druck
im Antriebsraum niedriger ist.
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In Weiterbildung der beiden oben
genannten Alternativen wird vorgeschlagen, dass die Auslassseite
des Druckbegrenzungsventils und/oder des Druckregelventils mit der
Niederdruck-Kraftstoffversorgung verbunden ist. Im ersten Fall wird
im Antriebsraum ein Druck eingestellt, der um einen bestimmten Differenzdruck
höher ist
als der im Niederdruckbereich vorhandene Kraftstoffdruck (dieser
entspricht meistens dem Vorförderdruck
einer elektrischen Kraftstoffpumpe). Ein solches Druckbegrenzungsventil
baut einfach und ist preiswert. Bei hohem Vorförderdruck kann es jedoch im
Antriebsraum zu einem unerwünscht
hohen Druck kommen. Dies wird dann verhindert, wenn statt des Druckbegrenzungsventils
das Druckregelventil eingesetzt wird, und wenn dieses mit der Niederdruck-Kraftstoffversorgung
verbunden ist. In diesem Fall kann der Druck im Antriebsraum den
im Niederdruckbereich herrschenden Druck nicht überschreiten.
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Die Erfindung betrifft ferner ein
Kraftstoffsystem für
eine Brennkraftmaschine, mit einem Hochdruckbereich und einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe, welche
ein Gehäuse
und mindestens ein bewegliches Förderelement
umfasst, wobei zwischen mindestens zwei relativ zueinander beweglichen
Teilen der Hochdruck-Kraftstoffpumpe eine hydrostatische Lagerung
vorhanden ist.
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Die Betriebssicherheit des Kraftstoffsystems wird
dann wesentlich verbessert, wenn die hydrostatische Lagerung an
den Auslass eines Drucksteuerventils angeschlossen ist, welches
im Hochdruckbereich angeordnet ist. Durch die hydrostatische Lagerung
werden die zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Teilen vorhandenen
Kräfte
erheblich reduziert. Dies senkt den Verschleiß und die für den Antrieb der Hochdruck-Kraftstoffpumpe
erforderliche Leistung.
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Der Anschluss der hydrostatischen
Lagerung an das Drucksteuerventil des Hochdruckbereichs ermöglicht in
allen Betriebssituationen der Hochdruck-Kraftstoffpumpe den Aufbau
eines ausreichenden Drucks in der hydrostatischen Lagerung, durch
den die Entstehung von Dampfblasen vermieden und die Schmierung
und Kühlung
an dieser Stelle gewährleistet
wird, und dies unabhängig
vom tatsächlichen
Druck am Einlass der Hochdruck-Kraftstoffpumpe.
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Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende
Zeichnung im Detail erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kraftstoffsystems mit
einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe;
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2 einen
teilweisen Schnitt durch die Hochdruck-Kraftstoffpumpe von 1;
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3 einen
teilweisen Schnitt durch einen Druckregler, welcher bei der Hochdruck-Kraftstoffpumpe
von 2 eingesetzt werden
kann;
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4 eine
Darstellung ähnlich 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines Kraftstoffsystems;
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5 eine
Darstellung ähnlich 1 eines dritten Ausführungsbeispiels
eines Kraftstoffsystems; und
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6 eine
Darstellung ähnlich 2 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe von 4.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Ein Kraftstoffsystem trägt in 1 das Bezugszeichen 10.
Es umfasst einen Tank 12, aus dem eine elektrische Kraftstoffpumpe 14 Kraftstoff
fördert. Der
Kraftstoff gelangt von der elektrischen Kraftstoffpumpe 14 über einen
Filter 16 in eine Niederdruck-Kraftstoffleitung 18.
Von dieser zweigt eine Zweigleitung 20 ab, in der ein Niederdruck-Kraftstoffregler 22 angeordnet
ist. Die Zweigleitung 20 führt zum Tank 12 zurück.
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Die Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 führt zu einer
Drei-Zylinder-Radialkolbenpumpe,
welche als Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 bezeichnet
wird. Eine Hochdruck-Kraftstoffleitung 26 führt von
der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 zu
einer Kraftstoff-Sammelleitung 28 ("Rail"). An die Kraftstoff-Sammelleitung 28 sind
mehrere Injektoren 30 angeschlossen, die den Kraftstoff
direkt in in Brennräume
(in 1 nicht dargestellt)
einer Brennkraftmaschine einspritzen. Der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 28 wird
von einem Drucksteuerventil 32 eingestellt. Dieses ist über eine Rücklaufleitung 34 mit
der Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 verbunden.
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Ein Drucksensor 35 erfasst
den in der Kraftstoff-Sammelleitung 28 herrschenden
Druck und übermittelt
entsprechende Signale an ein in 1 nicht
dargestelltes Steuer- und Regelgerät. Dieses steuert je nach Kraftstoffbedarf
die elektrische Kraftstoffpumpe 14, das Drucksteuerventil 32,
die Injektoren 30, und andere Einrichtungen des Kraftstoffsystems 10 an.
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Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 ist
in 2 im Detail dargestellt.
In der dargestellten Schnittebene ist allerdings nur ein Zylinder
der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 sichtbar. In einer radial
verlaufenden stufenförmigen
Sackbohrung 36 in einem Gehäuse 38 sind ein Zylinderkopf 40 und
eine Zylinderbuchse 42 eingepasst. In der Zylinderbuchse 42 ist
ein Kolben 44 gleitend geführt. Zwischen Kolben 44 und
Zylinderbuchse 42 ist ein Leckagespalt 45 vorhanden.
Mit seinem radial inneren Ende stützt sich der Kolben 44 auf
einem Gleitschuh 46 ab. Kolben 44 und Gleitschuh 46 werden
von einer Druckfeder 48 gegen eine Anlagefläche (ohne
Bezugszeichen) eine Hubrings 50 gedrückt.
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Der Hubring 50 sitzt auf
einem Exzenterabschnitt 52 einer Antriebswelle 54.
Diese ist über
zwei Wellenlager 56 und 58 drehbar im Gehäuse 38 gelagert.
Die Antriebswelle 54 befindet sich in einer axial im Gehäuse 38 vorhandenen
Sackbohrung 60. Zwischen dem Gehäuse 38 und der Sackbohrung
60 einerseits und der Antriebswelle 54, dem Hubring 50, dem
Gleitschuh 46, dem Kolben 44 und der Zylinderbuchse 42 andererseits,
ist ein Antriebsraum 62 gebildet. Dieser ist durch eine
Wellendichtung 64 nach außen hin abgedichtet.
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Zwischen dem Zylinderkopf 40,
der Zylinderbuchse 42 und dem Kolben 44 ist ein
Förderraum 66 vorhanden.
Dieser ist über
einen im Gehäuse 38 vorhandenen
Einlasskanal 68 und ein Einlass-Rückschlagventil 70 mit
der Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 verbindbar.
Ebenso ist der Förderraum 66 über einen
Auslasskanal 72 und ein Auslass-Rückschlagventil 74 mit
der Hochdruck-Kraftstoffleitung 26 verbindbar. Stromaufwärts vom
Einlass-Rückschlagventil 70 zweigt
vom Einlasskanal 68 ein Hilfskanal 76 ab, der über ein
zum Einlasskanal 68 hin sperrendes Rückschlagventil 78 in
den Antriebsraum 72 mündet. Vom
Hilfskanal 76 zweigt noch ein Überströmkanal 80 ab, der über ein
Druckbegrenzungsventil 82 ebenfalls in den Antriebsraum 62 mündet.
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Das in 1 dargestellte
Kraftstoffsystem 10 und die in 2 dargestellte Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 arbeiten
folgendermaßen:
Sobald
die elektrische Kraftstoffpumpe 14 in Betrieb genommen
wird, wird über
die Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 im Einlasskanal 68 ein
Druck aufgebaut. Dieser wird über
den Hilfskanal 76 und das Rückschlagventil 78 zu
diesem Zeitpunkt (die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 fördert noch
nicht) in den Antriebsraum 62 übertragen. In diesem ist somit
unter einem gewissen Druck (Vorförderdruck)
stehender Kraftstoff vorhanden, der bei dem nun einsetzenden Betrieb
der Hochdruck-Kraftstoffpumpe deren im Antriebsraum 62 befindliche
bewegliche Teile schmiert. Hierzu gehören insbesondere das Lager 58,
der Hubring 50 und der Gleitschuh 46.
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Durch die Verbindung des Antriebsraums 62 mit
der Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 über das Rückschlagventil 78 ist
eine schnelle Beaufschlagung des Antriebsraums 62 mit Druck
bspw. bei einer Erstinbetriebnahme oder in dem Fall möglich, in
dem sich beim Abstellen der heißen
Brennkraftmaschine im Antriebsraum 62 eine größere Dampfblase
gebildet hat. Der Druck im Antriebsraum 62 entspricht dann
dem Vordruck abzüglich
eines geringen Duckabfalls von ungefähr 0,2 Bar am Rückschlagventil 78.
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Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 wird durch
eine Drehung der Antriebswelle 54 in Betrieb genommen. Üblicherweise
wird die Antriebswelle 54 von einer Kurbelwelle oder von
einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben, welche von dem
Kraftstoffsystem 10 mit Kraftstoff versorgt wird. Durch
eine Drehung der Antriebswelle 54 wird der Kolben 44 in
eine Hin- und Herbewegung versetzt. Bei einem radial einwärts gerichteten
Saughub des Kolbens 44 wird Kraftstoff über den Einlasskanal 68 und
das Einlassventil 70 in den Förderraum 66 eingesaugt.
Bei einem nach radial auswärts
gerichteten Förderhub
des Kolbens 44 schließt
das Einlassventil 70 und der im Förderraum 66 eingeschlossene
Kraftstoff wird komprimiert.
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Sobald der Differenz-Öffnungsdruck
des Auslassventils 74 überschritten
ist, öffnet
das Auslassventil 74 und der komprimierte Kraftstoff kann aus
dem Förderraum 66 in
die Hochdruck-Kraftstoffleitung 26 und weiter in die Kraftstoff-Sammelleitung 28 entweichen.
Ein Rückströmen des
komprimierten Kraftstoffes aus der Kraftstoff-Sammelleitung 28 in den
Förderraum 66 wird
durch das Auslassventil 74 verhindert. Somit bleibt der
Kraftstoff in der Kraftstoff-Sammelleitung 28 unter
hohem Druck gespeichert und kann dort von den Injektoren 30 abgerufen und
in die Brennräume
der Brennkraftmaschine unter hohem Druck eingespritzt werden.
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Wenn der Kraftstoff bei einem Förderhub
des Kolbens 44 im Förderraum 66 komprimiert
wird, wird auch eine geringe Kraftstoffmenge durch den Leckagespalt 45 zwischen
dem Kolben 44 und der Zylinderbuchse 42 vom Förderraum 66 in
den Antriebsraum 62 gedrückt. Hierdurch wird der im
Antriebsraum 62 vorhandene Kraftstoff noch stärker unter Druck
gesetzt. Da das Rückschlagventil 78 zum
Einlasskanal 68 hin sperrt, kann kein Kraftstoff aus dem Antriebsraum 62 entweichen.
Hierdurch wird eine Druckbeaufschlagung des Antriebsraums 62 auf
ein Druckniveau ermöglicht,
welches oberhalb des Druckniveaus in der Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 liegt.
Der normale Betriebsdruck im Antriebsraum 62 entspricht
dem Druck in der Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 zuzüglich des
Differenz-Öffnungsdrucks
des Druckbegrenzungsventils 82. Durch das Druckbegrenzungsventil 82 wird
als ein übermäßiger Anstieg des
im Antriebsraum 62 herrschenden Kraftstoffdrucks verhindert.
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Üblicherweise
beträgt
der Kraftstoffdruck, der von der elektrischen Kraftstoffpumpe 14 bereitgestellt
werden kann, ungefähr
1 bis 6 Bar. Bei einem Differenzdruck des Druckbegrenzungsventils 82 von ungefähr 2 Bar
ergibt sich somit ein Druck im Antriebsraum 62 von ungefähr 3 bis
8 Bar.
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Man erkennt leicht, dass der im Antriebsraum 62 herrschende
Kraftstoffdruck in jedem Falle höher
ist als der von der elektrischen Kraftstoffpumpe 14 in
der Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 und
im Einlasskanal 68 erzeugte Vordruck. Auf diese Weise wird
im Normalbetrieb auch dann, wenn die elektrische Kraftstoffpumpe 14 nur
mit niedriger Leistung betrieben wird und der Druck in der Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 vergleichsweise
gering ist, ein so ausreichender Druck im Antriebsraum 62 sichergestellt,
dass auch bei relativ warmen Komponenten im Antriebsraum 62 ein Verdampfen
des Kraftstoffs und damit ein Zusammenbruch einerseits der Schmierung
und andererseits der Kühlung
an dieser Stelle verhindert wird.
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Auf Grund des bei der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24,
die in 2 dargestellt
ist, vorhandenen Druckbegrenzungsventils 82 zwischen dem
Antriebsraum 62 und dem Einlasskanal 68 hängt der
Druck im Antriebsraum 62 letztlich in erheblichem Umfang
von dem im Einlasskanal 68 herrschenden Vordruck ab. Ist
dieser Vordruck, bspw. bei einem Heißstart der Brennkraftmaschine,
relativ hoch, ist auch der Druck im Antriebsraum 62 vergleichsweise
hoch. Unter Umständen
ist er dabei höher
als zur Vermeidung einer Dampfbildung im Antriebsraum 62 an
sich erforderlich wäre.
Durch einen solchen hohen Druck wird allerdings insbesondere die
Wellendichtung 64 unnötig belastet,
was deren Lebensdauer reduzieren könnte. Daher kann an Stelle
des in 2 dargestellten Druckbegrenzungsventils 82 auch
ein Druckregelventil eingesetzt werden.
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Ein solches ist beispielhaft in 3 dargestellt und trägt dort
das Bezugszeichen 84. Es umfasst eine von einer Feder 86 beaufschlagte
Membran 88, welche von der Feder 86 gegen einen
Sitz 90 beaufschlagt wird. Der Sitz 90 ist ringförmig ausgebildet
und trennt einen radial innenliegenden und mit dem Einlasskanal 68 verbundenen
Bereich von einem radial außenliegenden
und mit dem Antriebsraum 62 verbundenen Bereich. Der Antriebsraum 62 und
der Einlasskanal 68 sind in 3 nur
symbolisch dargestellt. Eine Entlüftungsleitung (ohne Bezugszeichen)
ist ebenfalls dargestellt.
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Beim Einsatz des in 3 dargestellten Druckregelventils 84 wirkt
sich eine Änderung
des im Einlasskanal 68 herrschenden Vordrucks nur abgeschwächt auf
den Druck im Antriebsraum 62 aus. Der Einflussfaktor kann über die
Wahl der jeweils druckbeaufschlagten Flächen bestimmt werden.
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In 4 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel eines
Kraftstoffsystems 10 dargestellt. Bei diesem tragen solche
Komponenten, Bereich, und Teile, welche äquivalente Funktionen zu Komponenten,
Bereichen, und Teilen des in 1 dargestellten
Kraftstoffsystems aufweisen, die gleichen Bezugszeichen und sind
nicht nochmals im Detail erläutert.
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Die in 4 eingesetzte
Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 ist in 6 im Detail dargestellt und wird weiter
unten näher
erläutert.
Ein wesentlicher Unterschied des in 4 dargestellten
Kraftstoffsystems 10 zu dem von 1 betrifft die Art der Druckbeaufschlagung
des im Antriebsraum 62 vorhandenen Kraftstoffes. Während bei
der in 1 eingesetzten
Hochdruck-Kraftstoffpumpe diese Druckbeaufschlagung allein durch
den Leckagespalt zwischen Kolben und Zylinderbuchse erfolgt, wird
bei dem in 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel
zusätzlich
der Absteuerkraftstoff des Drucksteuerventils 32 verwendet,
mit dem der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 28 eingestellt
wird. Zu diesem Zweck führt
von der Rücklaufleitung 34 eine
Zweigleitung 92 zu dem Antriebsraum 62.
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In 5 ist
ein noch mal anderes Ausführungsbeispiel
eines Kraftstoffsystems 10 dargestellt. Auch bei ihm tragen
solche Komponenten, Bereiche, und Teile, welche äquivalente Funktionen zu Komponenten,
Bereichen, und Teilen des in 1 oder
in 4 dargestellten Ausführungsbeispiels
aufweisen, die gleichen Bezugszeichen. Sie sind nicht nochmals im
Detail erläutert.
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Ein wesentlicher Unterschied des
in 5 dargestellten Kraftstoffsystems 10 zu
dem von 4 betrifft die
Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24. Diese ist daher in 5 auch etwas detaillierter
dargestellt. Damit die Fördermenge
der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 unabhängig von der Drehzahl der Antriebswelle 54 eingestellt
werden kann, ist bei der in 5 dargestellten
Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 ein Mengensteuerventil 94 vorgesehen.
Bei diesem handelt es sich um ein magnetisch betätigtes 2/2-Schaltventil, dessen
Einlass mit einem Bereich stromaufwärts vom Auslassventil 74,
und dessen Auslass mit einem Bereich stromaufwärts vom Einlassventil 70 verbunden
ist.
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Das Mengensteuerventil 94 kann
für einen bestimmten
Zeitraum während
eines Förderhubs
des Kolbens 44 geöffnet
werden, so dass während
dieses Öffnungszeitraums
der Kraftstoff nicht in die Kraftstoff-Sammelleitung 28,
sondern mit entsprechend hohem Druck zurück in die Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 gefördert wird.
Wie aus 5 ersichtlich
ist, ist ebenfalls eine Zweigleitung 92 vorgesehen, welche
von der Auslassseite des Mengensteuerventils 94 zum Antriebsraum 62 führt und
diesen somit mit Druck beaufschlagt.
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Der Einfachheit wegen ist in der
vorliegenden Zeichnung die Anordnung des Mengensteuerventils so
dargestellt, wie es bei einer Einzylinderpumpe der Fall ist. Bei
einer Mehrzylinderpumpe müsste
der Eingang des Mengensteuerventils nach dem Auslassventil einmünden. Ausgehend
von diesem Summenpunkt müsste
dann noch ein weiteres Rückschlagventil
zur Kraftstoff-Sammelleitung hin vorhanden sein.
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Eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24,
wie sie bei dem in 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel eines
Kraftstoffsystems
10 zum Einsatz kommen kann, ist in 6 im Detail dargestellt.
Die dortige Darstellung entspricht in wesentlichen Punkten der Hochdruck-Kraftstoffpumpe
von 2. Daher tragen solche
Komponenten, Bereiche, und Teile, welche die äquivalente Funktionen zu Komponenten,
Bereichen, und Teilen der in 2 dargestellten
Hochdruck-Kraftstoffpumpe aufweisen, die gleichen Bezugszeichen
und sind nicht nochmals im Detail erläutert.
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Bei der in 6 dargestellten Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 erfolgt
die Befüllung
des Förderraums 66 durch
einen Einlasskanal 68, welcher in Längsrichtung im Kolben 44 verläuft. Auch das
Einlass-Rückschlagventil 70 ist
im Kolben 44 angeordnet. Ferner ist der Antriebsraum 62 über einen Kanal 76 direkt
mit der Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 verbunden. Ein
Hilfskanal 96 führt
von der Rücklaufleitung
und der Zweigleitung 92 des Drucksteuerventils ebenfalls
in den Antriebsraum 62.
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Im Hilfskanal 96 ist ein
Druckbegrenzungsventil 82 angeordnet. Von einem stromaufwärts vom Druckbegrenzungsventil 82 gelegenen
Bereich des Hilfskanals 96 zweigt ein Kanal 98 ab,
der in einen zwischen dem axialen Ende der Antriebswelle 54 und dem
Gehäuse 38 gelegenen
Raum (ohne Bezugszeichen) mündet.
In der Antriebswelle 54 selbst ist ein von der axialen
Endfläche
ausgehender und bis zum Exzenterabschnitt 52 in Längsrichtung
in der Antriebswelle 54 verlaufender Kanal 100 vorhanden.
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Dieser mündet über zur Längsachse der Antriebswelle 54 radial
verlaufende Stichkanäle
in die Mantelfläche
der Antriebswelle 54, und zwar zum einen im Bereich des
Lagers 58 und zum anderen im Bereich des Exzenterabschnitts 52 bzw.
des Hubrings 50. Da der Druck stromaufwärts vom Druckbegrenzungsventil 82 im
Hilfskanal 96 vergleichsweise hoch ist (er wird ja durch
das Absteuerfluid des Druckbegrenzungsventils 32 bereitgestellt),
wird über
die Kanäle 98 und 100 eine
gute Schmierung der Lagerstellen auf der Mantelfläche der
Antriebswelle 54 gewährleistet.
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Wie aus 6 ersichtlich ist, münden die radialen Stichkanäle in Schmiertaschen,
welche in der Mantelfläche
der Antriebswelle 54 vorhanden sind. Die Winkellage der
Schmiertaschen im Bereich des Wellenlagers 58 ist diametral
entgegengesetzt zur Winkellage der Schmiertasche im Bereich des
Exzenterabschnitts 52. Zur Vermeidung einer Axialkraft auf
die Antriebswelle 54 kann der Kanal 98 auch in die
Mantelfläche
der Antriebswelle 54 münden
und über
eine Ringnut mit dem Kanal 100 in der Antriebswelle 54 verbunden
sein.
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Dadurch, dass bei der in 6 dargestellten Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 der
Antriebsraum 62 mit der Zweigleitung 92 der Rücklaufleitung
vom Drucksteuerventil verbunden ist (vgl. 4), kann auf ein Rückschlagventil zwischen Antriebsraum 62 und
Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 verzichtet werden. Dennoch
wird eine schnelle Beaufschlagung des im Antriebsraum 62 befindlichen
Kraftstoffs sichergestellt und gleichzeitig wird auch für eine intensive
Spülung
im Antriebsraum 62 gesorgt. Der gleiche Effekt wird erzielt,
wenn die Zweigleitung 92 mit dem Auslass des Mengensteuerventils
verbunden ist (vgl. 5).