DE112015003700T5

DE112015003700T5 - Hochdruck-Kraftstoffpumpe für ein Kraftstoffsystem

Info

Publication number: DE112015003700T5
Application number: DE112015003700.4T
Authority: DE
Inventors: Kim Kylström
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2017-05-11
Also published as: US10815947B2; US20170226977A1; WO2016043642A1; SE1451061A1; BR112017001727A2; SE539663C2

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe (12), die einen Einlasskanal (14) in Verbindung mit einer ersten Kammer (16), wobei durch den Einlasskanal der Kraftstoff zur ersten Kammer (16) gespeist wird, eine zweite Kammer (18), die in Verbindung mit der ersten Kammer (16) angeordnet ist, ein Auslassventil (40), das in Verbindung mit der zweiten Kammer (18) angeordnet ist, und ein Einlassventil (20) umfasst, das einen Kolben (22) umfasst, mit einem ersten Endabschnitt (24) und einem zweiten Endabschnitt (26). Der Kolben (22) ist mit dem ersten Endabschnitt (24) in einer dritten Kammer (28) beweglich angeordnet und der zweite Endabschnitt (26) ist zwischen der ersten Kammer (16) und der zweiten Kammer (18) beweglich angeordnet. Ein Druckelement (34) ist so ausgelegt, dass es mit einer mechanischen Kraft (Fs) auf den Kolben (22) wirkt, so dass der Kolben (22) danach strebt, mit dem zweiten Endabschnitt (26) positioniert zu werden, wodurch die Verbindung zwischen der ersten Kammer (16) und der zweiten Kammer (18) geschlossen wird. Folglich befindet sich das Einlassventil (20) in einem geschlossenen Zustand. Das Einlassventil (20) kann über eine elektromagnetische Einheit (38) gesteuert werden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe für ein Kraftstoffsystem, ein Kraftstoffsystem mit einer solchen Hochdruck-Kraftstoffpumpe, einen Verbrennungsmotor mit einer solchen Hochdruck-Kraftstoffpumpe, ein Fahrzeug mit einer solchen Hochdruck-Kraftstoffpumpe und ein Verfahren für eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe in einem Verbrennungsmotor.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
Verbrennungsmotoren wie z. B. Dieselmotoren oder Ottomotoren werden heutzutage in diversen Typen von Anwendungen und Fahrzeugen verwendet, z. B. in Schwerkraftfahrzeugen wie z. B. LKWs oder Bussen, Personenkraftwagen, Motorbooten, Wasserfahrzeugen, Fähren und Schiffen. Verbrennungsmotoren werden auch bei Industriemotoren und/oder motorbetriebenen Industrierobotern, Kraftwerken, wie z. B. Elektrizitätswerken, die einen Dieselgenerator umfassen, und Lokomotiven verwendet werden.
Verbrennungsmotoren können mit Diesel oder Benzin betrieben werden. Solche Motoren sind mit einem Kraftstoffsystem zum Befördern von Kraftstoff aus einem oder mehreren Kraftstofftanks zum Einspritzsystem des Verbrennungsmotors ausgestattet. Das Kraftstoffsystem umfasst eine oder mehrere Kraftstoffpumpen, die vom Verbrennungsmotor mechanisch angetrieben werden können oder von einem Elektromotor angetrieben werden können. Die Kraftstoffpumpen bilden einen Kraftstofffluss und Druck zum Befördern des Kraftstoffs zum Einspritzsystem des Verbrennungsmotors, das den Kraftstoff zur Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors speist.
Kraftstoffsysteme können eine oder mehrere Niedrigdruck-Kraftstoffpumpen umfassen, die in einem Niedrigdruckschaltkreis im Kraftstoffsystem arbeiten und Kraftstoff zu einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe speisen. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe ist in einem Hochdruckschaltkreis im Kraftstoffsystem angeordnet und speist den Kraftstoff weiter zum Einspritzsystem des Verbrennungsmotors. Um den Kraftstofffluss in die Hochdruck-Kraftstoffpumpe und somit den Kraftstofffluss zum Verbrennungsmotor zu steuern, ist für gewöhnlich ein Einlassventil in Verbindung mit der Hochdruck-Kraftstoffpumpe angeordnet. Bei einem aktiv steuerbaren Einlassventil kann der Kraftstofffluss, der weiter zum Verbrennungsmotor gespeist wird, kontrolliert und genau reguliert werden. Im Fall einer Fehlfunktion des aktiven Einlassventils, z. B. aufgrund eines elektrischen Fehlers, wird jedoch kein Kraftstoff zur Hochdruck-Kraftstoffpumpe gespeist und kann die Hochdruck-Kraftstoffpumpe Kraftstoff nicht mehr zum Verbrennungsmotor pumpen und folglich wird der Verbrennungsmotor abgeschaltet. Ein Kraftstoffsystem mit einem aktiven Einlassventil ist somit störungsempfindlich und kann unerwünschte Betriebsstörungen verursachen.
Das Dokument DE 10 2012 207 744 zeigt ein Kraftstoffsystem mit einem aktiv steuerbaren Ventil, das in Verbindung mit der Hochdruck-Kraftstoffpumpe angeordnet ist. Wenn das Ventil nicht funktioniert, wird durch Pulsieren eines Speisedrucks der Niedrigdruckspeisepumpe eine alternative Kraftstoffspeisung erzielt. Diese Lösung erfordert, dass das Ventil sich für gewöhnlich in einem offenen Zustand befindet.
Trotz der Lösungen im Stand der Technik auf dem Gebiet besteht weiterhin ein Bedarf an der Weiterentwicklung einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe, die zuverlässig gewährleistet, dass Kraftstoff sogar dann zum Verbrennungsmotor gespeist werden kann, wenn ein steuerbares Ventil nicht mehr funktioniert.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Das Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe in einem Kraftstoffsystem für einen Verbrennungsmotor zu erreichen, die sowohl die passive als auch aktive Steuerung des Kraftstoffflusses zum Verbrennungsmotor erleichtert. Eine passive Steuerung bedeutet, dass keine Stromzufuhr erforderlich ist, und eine aktive Steuerung bedeutet, dass eine Stromzufuhr erforderlich ist.
Das Ziel der Erfindung liegt außerdem darin, eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe in einem Kraftstoffsystem für einen Verbrennungsmotor zu erreichen, die im Fall eines Verlusts der aktiven Steuerung eine Redundanz umfasst.
Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe in einem Kraftstoffsystem für einen Verbrennungsmotor zu erreichen, die das Risiko von Betriebsstörungen minimiert.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Verfahren für eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe in einem Kraftstoffsystem für einen Verbrennungsmotor zu erreichen, wobei das Verfahren das Risiko von Betriebsunterbrechungen minimiert.
Diese Ziele werden mit einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1 und einem Verfahren für eine solche Hochdruck-Kraftstoffpumpe nach Anspruch 12 erreicht.
Gemäß der Erfindung werden die oben angeführten Ziele mit einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe für ein Kraftstoffsystem, geeigneterweise in einem Verbrennungsmotor, erreicht, wobei die Pumpe einen Einlasskanal in Verbindung mit einer ersten Kammer und durch den Kraftstoff mit einem Speisedruck P zur ersten Kammer gespeist wird, eine zweite Kammer, die in Verbindung mit der ersten Kammer angeordnet ist, ein Auslassventil, das in Verbindung mit der zweiten Kammer und dem Einlassventil angeordnet ist, umfassend einen Kolben mit einem ersten Endabschnitt und einem zweiten Endabschnitt, wobei der Kolben mit dem ersten Endabschnitt beweglich in einer dritten Kammer angeordnet ist, und wobei der zweite Endabschnitt zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer beweglich angeordnet ist, umfasst. Des Weiteren ist ein Druckelement so ausgelegt, dass es mit einer mechanischen Kraft auf den Kolben wirkt, so dass der Kolben danach strebt, mit dem zweiten Endabschnitt angeordnet zu werden, wodurch die Verbindung zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer geschlossen wird, und so dass das Einlassventil somit in einem geschlossenen Zustand ist, wobei das Einlassventil steuerbar ist, durch eine elektromagnetische Einheit, die in der dritten Kammer angeordnet ist, um mit einer Magnetkraft auf den ersten Endabschnitt des Kolbens zu wirken, so dass sich der Kolben bewegt. Der Ausdruck „mechanische Kraft”, wie hierin verwendet, bedeutet die Kraft, die vom Druckelement bereitgestellt wird.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf einen Verbrennungsmotor und ein Fahrzeug, die die oben beschriebenen Hochdruck-Kraftstoffpumpe umfassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren für eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe in einem Kraftstoffsystem für einen Verbrennungsmotor, wobei die Pumpe einen Einlasskanal in Verbindung mit einer ersten Kammer und durch den Kraftstoff mit einem Speisedruck P zur ersten Kammer gespeist wird, eine zweite Kammer, die in Verbindung mit der ersten Kammer angeordnet ist, und ein Auslassventil, das in Verbindung mit der zweiten Kammer angeordnet ist, wobei das Einlassventil einen Kolben mit einem ersten Endabschnitt und einem zweiten Endabschnitt umfasst, wobei der Kolben mit dem ersten Endabschnitt beweglich in einer dritten Kammer angeordnet ist, und wobei der zweite Endabschnitt zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer beweglich angeordnet ist, umfasst. Das Verfahren umfasst die Schritte:

– Bereitstellen eines Druckelements, das so ausgelegt ist, dass es mit einer mechanischen Kraft auf den Kolben wirkt, so dass der Kolben danach strebt, mit dem zweiten Endabschnitt positioniert zu werden, wodurch die Verbindung zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer geschlossen wird, und so dass das Einlassventil sich somit in einem geschlossenen Zustand befindet; und
– Steuern des Einlassventils mit einer elektromagnetischen Einheit, die in der dritten Kammer angeordnet ist, wobei die Einheit mit einer Magnetkraft auf den Kolben des Einlassventils wirkt, so dass sich der Kolben bewegt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Hochdruck-Kraftstoffpumpe und das Verfahren beschrieben, die oben allgemein beschrieben sind.
Ein gänzlich aktiv steuerbares Einlassventil zu einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe ist störungsempfindlich und kann Betriebsausfälle verursachen, wenn die aktive Steuerung nicht zufriedenstellend funktioniert. Bei einem gänzlich passiven Einlassventil wiederum ist die Steuerung des Kraftstoffflusses zur Hochdruckpumpe weniger genau und gesteuert als bei Verwendung eines aktiven Einlassventils. Durch Anordnen eines Druckelements wie z. B. eines Federelements, um passiv auf den Kolben des Einlassventils zu wirken, und einer elektromagnetischen Einheit, um aktiv auf den Kolben des Einlassventils zu wirken, wird ein Einlassventil erreicht, das sowohl aktiv als auch passiv gesteuert werden kann. Das Druckelement ist geeigneterweise so ausgelegt, dass es auf den ersten Endabschnitt des Kolbens wirkt, um eine maximale mechanische Kraft zu erreichen. Gleichermaßen ist die Magnetkraft, die über die elektromagnetische Einheit erhalten wird, so ausgelegt, dass sie auf den ersten Endabschnitt des Kolbens wirkt. Somit wird eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe erreicht, die sowohl die passive als auch aktive Steuerung des Kraftstoffflusses zum Verbrennungsmotor erleichtert und die somit das Risiko von Betriebsunterbrechungen minimiert.
Der Ausdruck „Hochdruck-Kraftstoffpumpe”, wie hier verwendet, bedeutet eine Pumpe mit einem hohen Speisedruck, der zwischen ungefähr 1000 und 2500 bar variieren kann, ohne jedoch auf dieses Intervall beschränkt zu sein.
Geeigneterweise wird Kraftstoff vom Niedrigdruckschaltkreis im Kraftstoffsystem zum Einlasskanal und zur ersten Kammer gespeist. Der Speisedruck umfasst eine Strömungskraft, die in einer Richtung auf den Kolben wirkt, die der mechanischen Kraft entgegengesetzt ist. Der Speisedruck, der auf den Kolben wirken muss, wird auf Basis der Leistung der Pumpe und der geometrischen Abmessungen des Einlassventils sowie dem Kräftegleichgewicht zwischen diesen ermittelt und kann vorab ermittelt werden.
Der Speisedruck wird geeigneterweise mit einer Niedrigdruckpumpe erzielt, die von einem Elektromotor betrieben wird und im Niedrigdruckschaltkreis des Kraftstoffsystems angeordnet ist. Da die Niedrigdruckpumpe von einem Elektromotor betrieben wird, ist ein breiteres Steuerintervall als bei einer mechanischen Pumpe zulässig, die für gewöhnlich von einem Verbrennungsmotor betrieben und gesteuert wird, und insbesondere durch die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors. Die von einem Elektromotor betriebene Niedrigdruckpumpe kann in Bezug auf andere Parameter als die Motordrehzahl gesteuert werden, z. B. Kraftstofffilterverstopfungshöhe und Druck innerhalb der Kraftstoffleitungen.
Geeigneterweise wird die auf den Kolben wirkende Magnetkraft dadurch erreicht, dass elektrischer Strom durch die elektromagnetische Einheit geführt wird. Somit wird ein Magnetfeld und damit eine Magnetkraft erreicht, die den Kolben hin zur elektromagnetischen Einheit zieht. Das elektromagnetische Feld kann z. B. mithilfe eines Aktuators wie z. B. einer elektromagnetischen Spule oder einem Piezoelement erreicht werden. Der Kolben kann auch ein magnetisches Material umfassen, z. B. ein Metall wie z. B. Edelstahl.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die elektromagnetische Einheit so ausgelegt, dass sie mit der Magnetkraft in einer Richtung auf den Kolben wirkt, die der mechanischen Kraft entgegengesetzt ist, die vorzugsweise eine Federkraft ist, um somit einen offenen Zustand des Einlassventils zu erreichen. Die mechanische Kraft kann auch durch pneumatische Vorrichtungen oder hydraulische Vorrichtungen erreicht werden. Somit wirkt die Magnetkraft in der gleichen Richtung wie die Strömungskraft auf den Kolben. Die mechanische Kraft wirkt in einer Richtung passiv auf den Kolben, die einen geschlossenen Zustand des Einlassventils umfasst, so dass die Verbindung zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer geschlossen ist und kein Kraftstoff durch das Auslassventil und weiter zum Verbrennungsmotor gespeist werden kann. Um einen offenen Zustand des Einlassventils zu erreichen, muss die Summe der Magnetkraft und der Strömungskraft somit die mechanische Kraft übersteigen. Die Magnetkraft hängt vom elektrischen Strom ab, der durch die elektromagnetische Einheit geführt wird. Durch Steuern der Speisung des elektrischen Stroms kann das Einlassventil somit aktiv in einen offenen Zustand gesteuert werden und somit kann die Kraftstoffspeisung zum Verbrennungsmotor genau und flexibel erreicht werden. Um den geschlossenen Zustand zu erreichen, wird die Speisung des elektrischen Stroms derart gesteuert, dass die Magnetkraft null wird, so dass die mechanische Kraft den Kolben in den geschlossenen Zustand bewegt. Wenn die elektromagnetische Einheit nicht funktioniert und die Magnetkraft somit im Wesentlichen null ist, kann ein offener Zustand des Einlassventils dadurch erzielt werden, dass gewährleistet wird, dass die Strömungskraft die mechanische Kraft übersteigt. Die Strömungskraft wird durch derartiges Steuern der Niedrigdruckpumpe geeigneterweise erhöht, so dass der Speisedruck einen vordefinierten Speisedruck übersteigt, der auf Basis der Leistung der Pumpe und der geometrischen Abmessungen des Kolbens ermittelt wird und z. B. ungefähr 6 bar betragen kann. Durch Erhöhen des Speisedrucks des Kraftstoffs aus dem Niedrigdruckschaltkreis und somit Erhöhen der Strömungskraft kann ein offener Zustand des Einlassventils auch dann erreicht werden, wenn die elektromagnetische Einheit ausfällt, und somit wird eine Redundanz erzielt. Dies gewährleistet, dass Kraftstoff nach Bedarf zum Verbrennungsmotor gespeist werden kann, und das Risiko von Betriebsstörungen wird minimiert.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die elektromagnetische Einheit so ausgelegt, dass sie mit der Magnetkraft in der gleichen Richtung wie die mechanische Kraft auf den Kolben wirkt, so dass ein geschlossener Zustand des Einlassventils erreicht wird. Die Magnetkraft wirkt somit in entgegengesetzter Richtung der Strömungskraft auf den Kolben. Um einen offenen Zustand des Einlassventils zu erreichen, muss die Strömungskraft somit die Magnetkraft und die mechanische Kraft übersteigen. Wenn der Verbrennungsmotor Kraftstoff benötigt, wird gewährleistet, dass kein elektrischer Strom durch die elektromagnetische Einheit geführt wird, so dass die auf den Kolben wirkende Magnetkraft vernachlässigbar ist. Die Strömungskraft muss somit nur die mechanische Kraft übersteigen, so dass ein offener Zustand des Einlassventils erreicht wird. Durch Anordnen eines Druckelements, das mit einer mechanischen Kraft wirkt, die geringer als die durch einen normalen Speisedruck bewirkte Strömungskraft ist, wird ein offener Zustand des Einlassventils auf passive Weise erreicht, wenn die Magnetkraft vernachlässigbar ist. Die mechanische Kraft, z. B. die Federkraft, mit der ein Federelement auf den Kolben wirkt, wird vorab auf Basis der Leistung der Pumpe und der Abmessungen des Kolbens ermittelt. Wenn die elektromagnetische Einheit nicht funktioniert und die Magnetkraft somit im Wesentlichen null ist, kann somit ein offener Zustand des Einlassventils erreicht werden, da die Strömungskraft die mechanische Kraft wie z. B. die Federkraft übersteigt. Dies gewährleistet, dass Kraftstoff nach Bedarf zum Verbrennungsmotor gespeist werden kann, und das Risiko von Betriebsstörungen wird minimiert.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die elektromagnetische Einheit so ausgelegt, dass sie mit der Magnetkraft in der gleichen Richtung wie die mechanische Kraft, vorzugsweise die Federkraft, wie oben, auf den Kolben wirkt, wobei ein Durchlass zwischen dem Einlasskanal und der dritten Kammer angeordnet ist. Kraftstoff, der durch den Einlasskanal gespeist wird, kann somit zur dritten Kammer fließen. Der Kraftstoff wird aus dem Niedrigdruckschaltkreis gespeist. Somit wirkt Kraftstoff sowohl auf den ersten Endabschnitt als auch den zweiten Endabschnitt des Kolbens. Somit wirkt der Kraftstoff auf eine größere Gesamtfläche des Kolbens und somit wird eine größere Strömungskraft als ohne den Durchlass erreicht.
Das Auslassventil ist vorzugsweise ein Rückschlagventil.
Geeigneterweise ist ein Druckelement in der zweiten Kammer in Verbindung mit einer Nockenwelle des Verbrennungsmotors beweglich angeordnet. Das Druckelement ist so ausgelegt, dass es den Druck des Kraftstoffs in der zweiten Kammer erhöht und somit den Kraftstoff durch das Auslassventil speist. Wenn sich die Nockenwelle dreht, bewegt sich das Druckelement in der zweiten Kammer. Wenn sich das Druckelement in einer Richtung hin zur ersten Kammer bewegt und sich das Einlassventil in einem geschlossenen Zustand befindet, nimmt das Volumen der zweiten Kammer ab und der Druck des Kraftstoffs in der zweiten Kammer nimmt zu. Das Auslassventil wird somit in einen offenen Zustand gesetzt und der Kraftstoff in der zweiten Kammer kann weiter hin zum Verbrennungsmotor gespeist werden. Wenn sich das Druckelement in einer Richtung bewegt, die zur ersten Kammer entgegengesetzt ist, wird das Einlassventil in einen offenen Zustand bewegt, so dass Kraftstoff von der ersten Kammer zur zweiten Kammer fließen kann.
Vorzugsweise ist das Druckelement ein Federelement und ist die mechanische Kraft eine Federkraft. Somit wird eine robuste und nicht-sperrige Lösung erreicht.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Kraftstoffsystem für einen Verbrennungsmotor, wobei das System die oben beschriebene Hochdruck-Kraftstoffpumpe umfasst. Ein Kraftstoffsystem stellt Kraftstoff aus einem oder mehreren Kraftstofftanks zum Verbrennungsmotor bereit und umfasst einen Niedrigdruckschaltkreis, der Kraftstoff mit einem niedrigen Druck zum Hochdruckschaltkreis speist. Der Hochdruckschaltkreis speist Kraftstoff sodann mithilfe einer oder mehrerer Einspritzvorrichtungen weiter zum Verbrennungsmotor. Kraftstoffsysteme dieses Typs und Teile davon sind Stand der Technik und werden hier nicht ausführlicher beschrieben.
Durch Bereitstellen eines Druckelements, das so ausgelegt ist, dass es mit einer mechanischen Kraft, vorzugsweise einer Federkraft, auf den Kolben, vorzugsweise auf den ersten Endabschnitt, wirkt, so dass der Kolben danach strebt, mit dem zweiten Endabschnitt positioniert zu werden, wodurch die Verbindung zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer geschlossen wird, und so dass das Einlassventil sich somit in einem geschlossenen Zustand befindet; und durch Steuern des Einlassventils mit einer elektromagnetischen Einheit, die in der dritten Kammer angeordnet ist, wobei die Einheit mit einer Magnetkraft auf den Kolben des Einlassventils wirkt, so dass sich der Kolben bewegt, wird ein Verfahren zum Steuern einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe erreicht, wobei das Verfahren das Risiko von Betriebsstörungen minimiert. Das Verfahren wird geeigneterweise in einem Kraftstoffsystem eines Verbrennungsmotors durchgeführt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Einlassventil durch Steuern der Speisung von elektrischen Strom durch die elektromagnetische Einheit gesteuert.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die elektromagnetische Einheit so ausgelegt, dass die Magnetkraft in einer der mechanischen Kraft entgegengesetzten Richtung auf den Kolben wirkt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die elektromagnetische Einheit so ausgelegt, dass die Magnetkraft in der gleichen Richtung wie die mechanische Kraft auf den Kolben wirkt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein offener Zustand im Einlassventil erzielt, wenn die elektromagnetische Einheit außer Betrieb ist, indem gewährleistet wird, dass die Strömungskraft höher als die mechanische Kraft ist. Wenn die Magnetkraft in einer der mechanischen Kraft entgegengesetzten Richtung auf den Kolben wirken soll und die elektromagnetische Einheit außer Betrieb ist, wird ein offener Zustand des Einlassventils durch Erhöhen des Speisedrucks des Kraftstoffs aus dem Niedrigdruckschaltkreis und somit Erhöhen der Strömungskraft, die auf den Kolben wirkt, erreicht. Dies gewährleistet, dass die Strömungskraft größer als die mechanische Kraft ist. Wenn die Magnetkraft in der gleichen Richtung wie die mechanische Kraft auf den Kolben wirken soll und die elektromagnetische Einheit außer Betrieb ist, wird ein offener Zustand des Einlassventils dadurch erreicht, dass gewährleistet wird, dass das Druckelement wie z. B. ein Federelement eine mechanische Kraft wie z. B. eine Federkraft aufweist, die kleiner als eine durch einen normalen Speisedruck bewirkte Strömungskraft ist.
Andere Vorteile der Erfindung sind in den nachstehenden beispielhaften Ausführungsformen der ausführlichen Beschreibung der Erfindung angeführt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es folgt eine beispielhafte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen:
1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs zeigt, das ein Kraftstoffsystem für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst,
2 eine schematische Querschnittsansicht einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt,
3 eine schematische Querschnittsansicht einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt,
4 eine schematische Querschnittsansicht einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt, und
5 ein Kraftstoffsystem schematisch zeigt; und
6 einen Ablaufplan eines Verfahrens für eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN GEMÄSS DER ERFINDUNG
1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs 1, wobei das Fahrzeug ein Kraftstoffsystem 4 für einen Verbrennungsmotor 2 umfasst. Im Verbrennungsmotor 2 ist eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe 12 gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet. Der Verbrennungsmotor 2 ist mit einem Getriebe 6 verbunden, das wiederum mit den Antriebsrädern 8 des Fahrzeugs 1 verbunden ist, und zwar über eine Getriebeeinheit. Das Fahrzeug umfasst außerdem eine Karosserie 10.
2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 12 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 12 umfasst einen Einlasskanal 14 in Verbindung mit einer ersten Kammer 16 und durch den Kraftstoff (mit vergrößerten Pfeilen symbolisiert) von einem Niedrigdruckschaltkreis 110 (siehe 5) in einem Kraftstoffsystem 4 zur ersten Kammer 16 gespeist wird, eine zweite Kammer 18, die in Verbindung mit der ersten Kammer 16 angeordnet ist, ein Einlassventil 20, das in Verbindung mit der zweiten Kammer 18 angeordnet ist, um zu erreichen, dass Kraftstoff von der ersten Kammer 16 zur zweiten Kammer 18 fließt, und ein Auslassventil 40, das in Verbindung mit der zweiten Kammer 18 angeordnet ist, um Kraftstoff weiter zum Verbrennungsmotor 2 zu speisen. Das Einlassventil 20 umfasst einen Kolben 22 mit einem ersten Endabschnitt 24 und einem zweiten Endabschnitt 26, wobei der Kolben 22 mit dem ersten Endabschnitt 24 in einer dritten Kammer 28 beweglich angeordnet ist und der zweite Endabschnitt 26 zwischen der ersten Kammer 16 und der zweiten Kammer 18 beweglich angeordnet ist. Wenn sich das Einlassventil 20 in einem geschlossenen Zustand befindet, schließt der zweite Endabschnitt 26 die Verbindung zwischen der ersten Kammer 16 und der zweiten Kammer 18, und wenn sich das Einlassventil 20 in einem offenen Zustand befindet (mit unterbrochenen Linien dargestellt), kann Kraftstoff aus der ersten Kammer 16 durch einen Einlassdurchlass 30 zur zweiten Kammer 18 fließen. Der zweite Endabschnitt 26 ist geeigneterweise wie ein gekürzter Kegel ausgebildet, wobei ein Boden 32 eine Fläche aufweist, die der Querschnittsfläche einer ersten Kammer 16 an der Verbindung mit der zweiten Kammer 18 zumindest gleicht. Wenn sich das Einlassventil 20 in dem geschlossenen Zustand befindet, ist der Boden 32 des zweiten Endabschnitts 26 somit eng anliegend zwischen der ersten Kammer 16 und der zweiten Kammer 18 angeordnet. Wenn das Einlassventil 20 sich in einem offenen Zustand befindet, wurde der zweite Endabschnitt 26 des Kolbens 22 in die zweite Kammer 28 bewegt, so dass der Einlassdurchlass 30 gebildet wird.
Ein Federelement 34 ist so ausgelegt, dass es mit einer Federkraft F_s auf den ersten Endabschnitt 24 des Kolbens 22 wirkt, so dass der Kolben 22 danach strebt, mit dem zweiten Endabschnitt 26 positioniert zu werden, wodurch die Verbindung zwischen der ersten Kammer 16 und der zweiten Kammer 18 geschlossen wird, und so dass das Einlassventil 20 sich somit in einem geschlossenen Zustand befindet. Die Kräfte sind in den Zeichnungen mit Pfeilen symbolisiert. Das Federelement 34 ist in der dritten Kammer 28 angeordnet und wirkt auf den ersten Endabschnitt 24 des Kolbens 22. Der erste Endabschnitt 24 ist geeigneterweise T-förmig. Die Federkraft F_s wird auf Basis der Leistung der Pumpe und der Abmessungen des Kolbens ermittelt. Kraftstoff wird mit einem Speisedruck P aus dem Niedrigdruckschaltkreis 110 in den Einlasskanal 14 gespeist, was umfasst, dass der Kraftstoff mit einer Strömungskraft F_f in einer der Federkraft F_s entgegengesetzten Richtung auf den Kolben 22 wirkt. Der Speisedruck P und die Strömungskraft F_f werden ebenfalls auf Basis der Leistung der Pumpe und der Abmessungen des Kolbens ermittelt. Die Strömungskraft F_f, die auf den Kolben 22 wirkt, hängt vom Speisedruck P und der Fläche der angewinkelten Seiten 36 des zweiten Endabschnitts 26 ab, wobei der Speisedruck P auf diese Fläche wirkt. Im Allgemeinen ist die Strömungskraft F_f umso größer, desto größer die Fläche ist.
Das Einlassventil 20 ist aktiv steuerbar, da eine elektromagnetische Einheit 38 in der dritten Kammer 28 angeordnet ist, um mit einer Magnetkraft F_m auf den ersten Endabschnitt 24 des Kolbens 22 zu wirken, so dass der Kolben 22 sich bewegt. Die elektromagnetische Einheit 38 ist so ausgelegt, dass die Magnetkraft F_m in einer der Federkraft F_s entgegengesetzten Richtung auf den ersten Endabschnitt 24 des Kolbens 22 wirkt. Die Magnetkraft F_m wird mit einem elektrischen Strom I erreicht, der durch die elektromagnetische Einheit 38 geführt wird. Um einen offenen Zustand des Einlassventils 20 zu erreichen, muss die Summe der Magnetkraft F_m und der Strömungskraft F_f die Federkraft F_s übersteigen. Die Federkraft F_s, die Strömungskraft F_f und die Magnetkraft F_m sind als Pfeile in die Richtung, in der die jeweilige Kraft auf den Kolben 22 wirkt, veranschaulicht. Durch Steuern der Speisung von elektrischem Strom I durch die elektromagnetische Einheit 38 kann die Magnetkraft F_m gesteuert werden, und somit kann das Einlassventil 20 aktiv in einen offenen Zustand gesteuert werden, so dass Kraftstoff zur zweiten Kammer 18 gespeist werden kann. Um einen geschlossenen Zustand des Einlassventils 20 zu erreichen, wird die Speisung von elektrischem Strom I durch die elektromagnetische Einheit 38 gestoppt und demgemäß ist die Magnetkraft F_m null. Die Federkraft F_s ist größer als die Strömungskraft F_f und somit bewegt sich der Kolben 22 in einen geschlossenen Zustand. Sollte die elektromagnetische Einheit 38 eine Fehlfunktion haben, wird die Magnetkraft F_m null, und um einen offenen Zustand des Einlassventils 20 zu erreichen, muss die Strömungskraft F_f in diesem Fall die Federkraft F_s übersteigen. Dies kann durch Erhöhen des Speisedrucks P des Kraftstoffs aus dem Niedrigdruckschaltkreis und somit Erhöhen der Strömungskraft F_f, die auf den Kolben 22 wirkt, erreicht werden. Dies gewährleistet, dass eine Redundanz erzielt wird und dass der Verbrennungsmotor 2 sogar dann mit Kraftstoff bespeist wird, wenn die aktive Steuerung des Einlassventils 20 nicht funktioniert.
Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 12 umfasst außerdem ein Druckelement 42, das in der zweiten Kammer 18 beweglich angeordnet ist. Das Druckelement 42 ist in Verbindung mit einer Nockenwelle 44 im Verbrennungsmotor 2 angeordnet, und bewegt sich, wenn die Nockenwelle 44 das Druckelement 42 in der zweiten Kammer 18 in einer Richtung hin zur ersten Kammer 16 und von dieser weg dreht. Wenn sich das Druckelement 42 in einer Richtung hin zur ersten Kammer 16 bewegt, wird das Einlassventil 20 in einen geschlossenen Zustand gesteuert, nimmt das Volumen der zweiten Kammer 18 ab und nimmt der Druck des Kraftstoffs in der zweiten Kammer 18 zu. Der erhöhte Druck des Kraftstoffs in der zweiten Kammer 18 wirkt auf das Auslassventil 40, so dass es sich öffnet und Kraftstoff weiter zum Verbrennungsmotor 2 gespeist werden kann. Das Auslassventil 40 besteht geeigneterweise aus einem Rückschlagventil, das eine federbelastete Kugel 46 umfasst. Wenn sich das Druckelement 42 in einer Richtung weg von der ersten Kammer 16 bewegt, erhöht sich das Volumen der zweiten Kammer 18 und wird das Einlassventil 20 in einen offenen Zustand gesteuert, so dass Kraftstoff von der ersten Kammer 16 zur zweiten Kammer 18 fließen kann.
3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 12 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 12 ist wie in 2 beschrieben ausgebildet, mit dem Unterschied, dass die elektromagnetische Einheit 38 so ausgelegt ist, dass die Magnetkraft F_m in der gleichen Richtung wie die Federkraft F_s auf den ersten Endabschnitt 24 des Kolbens 22 wirkt und somit den Kolben 22 in einen geschlossenen Zustand bewegt. Die Federkraft F_s, der Speisedruck P, mit dem der Kraftstoff gespeist wird, und die Strömungskraft F_f werden auf Basis der Leistung und Abmessungen der Pumpe ermittelt. Um einen offenen Zustand des Einlassventils 20 zu erreichen, wird die Speisung von Strom I durch die elektromagnetische Einheit 38 derart gesteuert, dass die Magnetkraft F_m null wird. Wenn die Strömungskraft F_f größer als die Federkraft F_s ist, wird das Einlassventil 20 somit in einen offenen Zustand gebracht. Um einen geschlossenen Zustand des Einlassventils 20 zu erreichen, wird die Speisung von elektrischem Strom I durch die elektromagnetische Einheit 38 so gesteuert, dass die Summe der Magnetkraft F_m und der Federkraft F_s die Strömungskraft F_f übersteigt und sich der Kolben 22 somit in den geschlossenen Zustand bewegt. Sollte die elektromagnetische Einheit 38 eine Fehlfunktion haben, wird die Magnetkraft F_m null und somit wird der offene Zustand des Einlassventils 20 nicht beeinflusst. Dies gewährleistet, dass der Verbrennungsmotor 2 sogar dann mit Kraftstoff bespeist wird, wenn die aktive Steuerung des Einlassventils 20 nicht funktioniert.
4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 12 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 12 ist wie in 3 ausgebildet, wobei zusätzlich ein Durchlass 48 zwischen dem Einlasskanal 14 und der dritten Kammer 28 angeordnet ist. Somit kann Kraftstoff vom Einlasskanal 14 zur dritten Kammer 28 fließen und auf den ersten Endabschnitt 24 wirken. Auf diese Weise wird die Fläche des Kolbens 22, auf den der Kraftstoff wirkt, größer, wenn der Durchlass 48 zur dritten Kammer 28 fehlt. Da der Kraftstoff auf eine größere Fläche wirkt, erhöht sich die gesamte Strömungskraft F_f, die auf den Kolben 22 wirkt, so dass ein offener Zustand des Einlassventils 20 einfacher erreicht wird.
5 veranschaulicht ein Kraftstoffsystem 4, das einen Niedrigdruckschaltkreis 110 umfasst, aus dem Kraftstoff zu einer Hochdruckpumpe 12 wie oben gespeist wird, schematisch. Die Hochdruckpumpe ist ein Teil des Hochdruckschaltkreises 120 des Kraftstoffsystems 4, aus dem Kraftstoff mit hohem Druck zum Verbrennungsmotor 2 gespeist wird.
6 zeigt einen Ablaufplan für ein Verfahren für eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe 12 in einem Kraftstoffsystem 4 für einen Verbrennungsmotor 2, umfassend einen Einlasskanal 14 in Verbindung mit einer ersten Kammer 16 und durch dem Kraftstoff von einem Niedrigdruckschaltkreis im Kraftstoffsystem 4 zur ersten Kammer 16 gespeist wird, eine zweite Kammer 18, die in Verbindung mit der ersten Kammer 16 angeordnet ist, ein Auslassventil 40, das in Verbindung mit der zweiten Kammer 18 angeordnet ist, und ein Einlassventil 20, das einen Kolben 22 mit einem ersten Endabschnitt 24 und einem zweiten Endabschnitt 26 umfasst, wobei der Kolben 22 mit dem ersten Endabschnitt 24 beweglich in einer dritten Kammer 28 angeordnet ist, und wobei der zweite Endabschnitt 26 zwischen der ersten Kammer 16 und der zweiten Kammer 18 beweglich angeordnet ist. Das Verfahren umfasst die Schritte des a) Bereitstellens eines Federelements 34, das so ausgelegt ist, dass es mit einer Federkraft F_s auf den ersten Endabschnitt 24 wirkt, so dass der Kolben 22 danach strebt, mit dem zweiten Endabschnitt 26 positioniert zu werden, wodurch die Verbindung zwischen der ersten Kammer 16 und der zweiten Kammer 18 geschlossen wird, und so dass das Einlassventil 20 sich somit in einem geschlossenen Zustand befindet; und b) Steuerns des Einlassventils 20 mit einer elektromagnetischen Einheit 38, die in der dritten Kammer 28 angeordnet ist, die mit einer Magnetkraft F_m auf den Kolben 22 des Einlassventils 20 wirken kann, so dass sich der Kolben 22 bewegt.
Vorzugsweise umfasst der Speisedruck P, mit dem Kraftstoff zur ersten Kammer 16 gespeist wird, eine Strömungskraft F_f, die in einer der Federkraft F_s entgegengesetzten Richtung auf den Kolben 22 wirkt.
Das Einlassventil 20 wird geeigneterweise durch Steuern der Speisung von elektrischem Strom I durch die elektromagnetische Einheit 38 gesteuert.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die elektromagnetische Einheit 38 so ausgelegt, dass die Magnetkraft F_m in einer der Sprungkraft F_s entgegengesetzten Richtung auf den Kolben 22 wirkt. Durch Steuern der Speisung von elektrischem Strom I durch die elektromagnetische Einheit 38, so dass eine Magnetkraft F_m erzielt wird, kann ein offener Zustand des Einlassventils 20 erreicht werden. Ein geschlossener Zustand des Einlassventils 20 kann durch Stoppen des Speisens von elektrischem Strom I durch die elektromagnetische Einheit 38 erreicht werden, so dass die Magnetkraft F_m vernachlässigbar wird und nicht auf den Kolben 22 wirkt. Die Federkraft F_s ist sodann größer als die Strömungskraft F_f, so dass der Kolben 22 in den geschlossenen Zustand bewegt wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die elektromagnetische Einheit 38 so ausgelegt, dass die Magnetkraft F_m in der gleichen Richtung wie die Federkraft F_s auf den Kolben 22 wirkt. Durch Steuern der Speisung von elektrischem Strom I durch die elektromagnetische Einheit 38, so dass eine Magnetkraft F_m erzielt wird, kann ein geschlossener Zustand des Einlassventils 20 erreicht werden. Ein offener Zustand des Einlassventils 20 kann durch Stoppen des Speisens von elektrischem Strom I durch die elektromagnetische Einheit 38 erreicht werden, so dass die Magnetkraft F_m vernachlässigbar wird und nicht auf den Kolben 22 wirkt. Das Federelement 34 ist so ausgebildet, dass die Strömungskraft F_f größer als die Federkraft F_s ist, und dass der Kolben 22 durch die Strömungskraft F_f in einen offenen Zustand bewegt wird.
Vorzugsweise wird ein offener Zustand des Einlassventils 20 dann erreicht, wenn die elektromagnetische Einheit 38 außer Betrieb ist, indem gewährleistet wird, dass die Strömungskraft F_f größer als die Federkraft F_s ist. Wenn die elektromagnetische Einheit 38 so ausgelegt ist, dass sie mit der Magnetkraft F_m in einer der Federkraft F_s entgegengesetzten Richtung wirkt, wird – geeigneterweise durch Erhöhen des Speisedrucks P, mit dem der Kraftstoff gespeist wird – gewährleistet, dass die Strömungskraft F_f größer als die Federkraft F_s ist. Wenn die elektromagnetische Einheit 38 so ausgelegt ist, dass sie mit der Magnetkraft F_m in der gleichen Richtung wie die Federkraft F_s wirkt, wird durch Bereitstellen eines Federelements 34 mit einer Federkraft F_s, die geringer als die Strömungskraft F_f ist, gewährleistet, dass die Strömungskraft F_f geringer als die Federkraft F_s ist.
Die Komponenten und Merkmale, die oben spezifiziert sind, können im Rahmen der Erfindung unter unterschiedlichen spezifizierten Ausführungsformen kombiniert werden.

Claims

Kraftstoffsystem (4), das eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe (12) und einen Niedrigdruckschaltkreis (110) umfasst, aus dem Kraftstoff zur Hochdruck-Kraftstoffpumpe (12) zu speisen ist, wobei die Hochdruck-Kraftstoffpumpe (12) einen Einlasskanal (14) in Verbindung mit einer ersten Kammer (16) und durch den Kraftstoff mit einem Speisedruck (P) zur ersten Kammer (16) gespeist wird, eine zweite Kammer (18), die in Verbindung mit der ersten Kammer (16) angeordnet ist, ein Auslassventil (40), das in Verbindung mit der zweiten Kammer (18) angeordnet ist, und ein Einlassventil (20) umfasst, das einen Kolben (22) umfasst, mit einem ersten Endabschnitt (24) und einem zweiten Endabschnitt (26), wobei der Kolben (22) mit dem ersten Endabschnitt (24) in einer dritten Kammer (28) beweglich angeordnet ist, und der zweite Endabschnitt (26) zwischen der ersten Kammer (16) und der zweiten Kammer (18) beweglich angeordnet ist, wobei ein Druckelement (34) so ausgelegt ist, dass es mit einer mechanischen Kraft (F_s) auf den Kolben (22) wirkt, so dass der Kolben (22) danach strebt, mit dem zweiten Endabschnitt (26) positioniert zu werden, wodurch die Verbindung zwischen der ersten Kammer (16) und der zweiten Kammer (18) geschlossen wird, und so dass das Einlassventil (20) sich in einem geschlossenen Zustand befindet, wobei das Einlassventil (20) steuerbar ist, da eine steuerbare elektromagnetische Einheit (38) in der dritten Kammer (28) angeordnet ist, um mit einer Magnetkraft (F_m) auf den Kolben (22) zu wirken, so dass sich der Kolben (22) bewegt, wobei das Kraftstoffsystem (4) so ausgelegt ist, dass der Speisedruck (P) eine Strömungskraft (F_f) umfasst, die in einer der mechanischen Kraft (F_s) entgegengesetzten Richtung auf den Kolben (22) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass: – die elektromagnetische Einheit (38) so ausgelegt ist, dass sie mit der Magnetkraft (F_m) in einer der mechanischen Kraft (F_s) entgegengesetzten Richtung auf den Kolben (22) wirkt, um einen offenen Zustand des Einlassventils (20) zu erreichen, wobei das Kraftstoffsystem (4) so ausgelegt ist, dass es den Speisedruck (P) des Kraftstoffs aus dem Niedrigdruckschaltkreis (110) erhöht, wenn die elektromagnetische Einheit (38) außer Betrieb ist, so dass die Strömungskraft (F_f) größer als die mechanische Kraft (F_s) wird; oder – die elektromagnetische Einheit (38) so ausgelegt ist, dass sie mit der Magnetkraft (F_m) in der gleichen Richtung wie die mechanische Kraft (F_s) auf den Kolben (22) wirkt, um einen geschlossenen Zustand des Einlassventils (20) zu erreichen, wobei die mechanische Kraft (F_s) kleiner als die Strömungskraft (F_f) ist, die im Normalbetrieb durch den Speisedruck (P) bewirkt wird.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, wobei das Druckelement (34) so ausgerichtet ist, dass es auf den ersten Endabschnitt (24) des Kolbens (22) wirkt.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Magnetkraft (F_m) so ausgerichtet ist, dass sie auf den ersten Endabschnitt (24) des Kolbens (22) wirkt.
Kraftstoffsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Magnetkraft (F_m) mit einem elektrischen Strom I erreicht wird, der durch die elektromagnetische Einheit (38) geführt wird.
Kraftstoffsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei, wenn die elektromagnetische Einheit (38) so ausgelegt ist, dass sie mit der Magnetkraft (F_m) in der gleichen Richtung wie die Federkraft (F_s) auf den Kolben (22) wirkt, um einen geschlossenen Zustand des Einlassventils (20) zu erreichen, ein Durchlass (48) zwischen dem Einlasskanal (14) und der dritten Kammer (28) angeordnet ist, so dass Kraftstoff, der durch den Einlasskanal (14) gespeist wird, zur dritten Kammer (28) fließen kann.
Kraftstoffsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Auslassventil (40) ein Rückschlagventil ist.
Kraftstoffsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Druckelement (42) in der zweiten Kammer (18) in Verbindung mit einer Nockenwelle (44) in einem Verbrennungsmotor (2) beweglich angeordnet ist.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 7, wobei das Druckelement (42) so ausgelegt ist, dass es den Druck des Kraftstoffs in der zweiten Kammer (18) erhöht und somit das Speisen des Kraftstoffs durch das Auslassventil (40) erleichtert.
Kraftstoffsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Druckelement (34) ein Federelement (34) ist und die mechanische Kraft eine Federkraft ist.
Verbrennungsmotor, der durch ein Kraftstoffsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche gekennzeichnet ist.
Fahrzeug, das durch ein Kraftstoffsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9 gekennzeichnet ist.
Verfahren zum Steuern eines Kraftstoffsystems (4), das eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe (12) und einen Niedrigdruckschaltkreis (110) umfasst, aus dem Kraftstoff zur Hochdruck-Kraftstoffpumpe (12) gespeist wird, wobei die Hochdruck-Kraftstoffpumpe (12) einen Einlasskanal (14) in Verbindung mit einer ersten Kammer (16) und durch den Kraftstoff mit einem Speisedruck (P) zur ersten Kammer (16) gespeist wird, eine zweite Kammer (18), die in Verbindung mit der ersten Kammer (16) angeordnet ist, ein Auslassventil (40), das in Verbindung mit der zweiten Kammer (18) angeordnet ist, und ein Einlassventil (20) umfasst, das einen Kolben (22) umfasst, mit einem ersten Endabschnitt (24) und einem zweiten Endabschnitt (26), wobei der Kolben (22) mit dem ersten Endabschnitt (24) in einer dritten Kammer (28) beweglich angeordnet ist, und der zweite Endabschnitt (26) zwischen der ersten Kammer (16) und der zweiten Kammer (18) bewegt werden kann, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: a) Bereitstellen eines Federelements (34), das so ausgelegt ist, dass es mit einer mechanischen Kraft (F_s) auf Kolben (22) wirkt, so dass der Kolben (22) danach strebt, mit dem zweiten Endabschnitt (26) positioniert zu werden, wodurch die Verbindung zwischen der ersten Kammer (16) und der zweiten Kammer (18) geschlossen wird, und so dass das Einlassventil (20) sich somit in einem geschlossenen Zustand befindet; und b) Steuerns des Einlassventils (20) mit einer elektromagnetischen Einheit (38), die in der dritten Kammer (28) angeordnet ist, wobei die Einheit mit einer Magnetkraft (F_m) auf den Kolben (22) des Einlassventils (20) wirkt, so dass sich der Kolben (22) bewegt, so dass der Speisedruck (P) eine Strömungskraft (F_f) umfasst, die in einer der mechanischen Kraft (F_s) entgegengesetzten Richtung auf den Kolben (22) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass: – die elektromagnetische Einheit (38) so ausgelegt ist, dass sie mit der Magnetkraft (F_m) in einer der mechanischen Kraft (F_s) entgegengesetzten Richtung auf den Kolben (22) wirkt, um einen offenen Zustand des Einlassventils (20) zu erreichen, wobei das Verfahren den Schritt des Erhöhens des Speisedrucks (P) des Kraftstoffs aus dem Niedrigdruckschaltkreis (110), wenn die elektromagnetische Einheit (38) außer Betrieb ist, so dass die Strömungskraft (F_f) größer als die mechanische Kraft (F_s) wird, umfasst; oder – die elektromagnetische Einheit (38) so ausgelegt ist, dass sie mit der Magnetkraft (F_m) in der gleichen Richtung wie die mechanische Kraft (F_s) auf den Kolben (22) wirkt, um einen geschlossenen Zustand des Einlassventils (20) zu erreichen, wobei die mechanische Kraft (F_s) kleiner als die Strömungskraft (F_f) ist, die im Normalbetrieb durch den Speisedruck (P) bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Einlassventil (20) durch Steuern der Speisung von elektrischem Strom (I) durch die elektromagnetische Einheit (38) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei, wenn die elektromagnetische Einheit (38) außer Betrieb ist, ein offener Zustand des Einlassventils (20) dadurch erreicht wird, dass gewährleistet wird, dass die Strömungskraft (F_f) größer als die mechanische Kraft (F_s) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die mechanische Kraft (F_s) eine Federkraft ist, die über ein Federelement (34) bereitgestellt wird.