DE19539883A1 - Kraftstoffversorgungsanlage und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Kraftstoffversorgungsanlage und Verfahren zum Betreiben einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffversorgungsanlage
zum Zuliefern von Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. einem Verfahren
zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 20.
Bisher gab es Kraftstoffversorgungsanlagen, bei denen eine
erste Kraftstoffpumpe aus einem Kraftstoffvorratsbehälter
Kraftstoff über eine Kraftstoffverbindung zu einer zweiten
Kraftstoffpumpe fördert. Die zweite Kraftstoffpumpe ihrer
seits fördert den Kraftstoff über eine Druckleitung zu
mindestens einem Kraftstoffventil. Üblicherweise ist die
Anzahl der Kraftstoffventile gleich der Anzahl der Zylinder
der Brennkraftmaschine. Die Kraftstoffversorgungsanlage kann
so gebaut sein, daß das Kraftstoffventil den Kraftstoff
direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine spritzt.
Beim Betrieb dieser Kraftstoffversorgungsanlage ist ein
hoher Druck in der zum Kraftstoffventil führenden
Druckleitung erforderlich.
Da während des Betriebs der Brennkraftmaschine in der
Kraftstoffverbindung und mehr noch in der zum
Kraftstoffventil führenden Druckleitung ein hoher Druck
herrscht, kann es zu Problemen führen, wenn dieser hohe
Druck nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine nicht
abgebaut wird. Wird dieser hohe Druck nicht abgebaut, dann
kann im Reparaturfall Kraftstoff nach außen gelangen. Wenn
die Druckleitung nicht druckentlastet wird, dann besteht die
Gefahr, falls eines der in den Brennraum führenden
Kraftstoffventile nicht vollständig schließt, daß bei
abgestellter Brennkraftmaschine Kraftstoff in einen
Brennraum der Brennkraftmaschine gelangt.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungsanlage mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. das
erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 20 bietet wegen der vorgesehenen
Entlastungseinrichtung den Vorteil, daß der Druck des
Kraftstoffs in der Druckleitung abgesenkt werden kann, falls
die augenblickliche Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine
dies erfordert.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten
Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und
Verbesserungen der Kraftstoffversorgungsanlage nach dem
Anspruch 1 bzw. dem Verfahren nach dem Anspruch 20 möglich.
Ist die Entlastungseinrichtung so gestaltet, daß der
Kraftstoff aus der Druckleitung über die
Kraftstoffverbindung in den Kraftstoffvorratsbehälter
geführt wird, dann bietet dies den Vorteil, daß keine bzw.
nur wenig zusätzliche Leitungswege für die
Entlastungseinrichtung erforderlich sind.
Da in der Kraftstoffverbindung ein wesentlich niedrigerer
Druck als in der Druckleitung herrscht, ist es bei manchen
Anwendungen der Kraftstoffversorgungsanlage ausreichend,
wenn sich bei abgestellter Brennkraftmaschine nur der Druck
in der Druckleitung in Richtung der Kraftstoffverbindung
abbauen kann. Dies ergibt vorteilhafterweise eine besonders
einfach herzustellende Ausführungsform.
Ist die Entlastungseinrichtung so gestaltet, daß der
Kraftstoff aus der Druckleitung unter Umgehung der
Kraftstoffverbindung in den Kraftstoffvorratsbehälter
geführt wird, dann bietet dies den Vorteil, daß der
Druckabbau in der Druckleitung nicht durch den hydraulischen
Widerstand der Kraftstoffverbindung und durch sonstige
Ventile im Bereich der ersten Kraftstoffpumpe behindert
wird.
Es besteht die Möglichkeit, die Entlastungseinrichtung mit
Drosseln mit konstantem Querschnitt zu realisieren. Dies
bietet den Vorteil, daß sich mit dem Abstellen der
Kraftstoffpumpen der Druck in der Druckleitung, je nach
Durchflußquerschnitt der Drosseln, in relativ kurzer Zeit
abbaut. Vorteilhafterweise ist dazu keine zusätzliche
Stellkraft (z. B. Stellkraft eines Elektromagneten)
erforderlich.
Ist die Entlastungseinrichtung elektrisch steuerbar, so
bietet dies den Vorteil, daß eine Steuerungseinrichtung
vorgesehen werden kann, die, je nach Betriebsbedingung der
Brennkraftmaschine, in Abhängigkeit eines der
Steuerungseinrichtung eingegebenen Programms, den Druck in
der Druckleitung bedarfsgerecht kontrolliert. Beispielsweise
kann die Steuerungseinrichtung so ausgelegt sein, daß sie
den Druck in der Druckleitung nicht nur nach dem Abstellen
der Brennkraftmaschine absenkt, sondern auch während des
Betriebs der Brennkraftmaschine, um z. B. den Druck in der
Druckleitung im Teillastbereich gegenüber dem während des
Vollastbereichs herrschenden Druck abzusenken.
Die Entlastungseinrichtung kann beispielsweise ein zwei
Schaltstellungen aufweisendes Schaltventil umfassen. Dies
bietet den Vorteil, die Kraftstoffversorgungsanlage so
auszubilden, daß mit dem relativ einfachen Ventil ein
schneller Druckabbau in der Druckleitung möglich ist.
Die Entlastungseinrichtung kann beispielsweise auch mit
einem Ventil versehen sein, welches eine Vielzahl von
Zwischen-Schaltstellungen aufweist. Dies bietet den Vorteil,
daß der Druck in der Druckleitung sehr feinfühlig,
bedarfsgerecht abgesenkt werden kann.
Es ist möglich, die Kraftstoffversorgungsanlage zusätzlich
mit einer einen Speisedruck in der Kraftstoffverbindung
beeinflussenden Ventileinrichtung vorzusehen. Dies bietet
eine vorteilhafte Möglichkeit zum schnellen und
zuverlässigen Starten der Brennkraftmaschine.
Wird die Ventileinrichtung durch einen blockierbaren Druck
regler gebildet, dann reduziert dies vorteilhafterweise
wesentlich den erforderlichen Bauaufwand und die Anzahl der
benötigten Teile.
Die aus der Druckleitung in die Kraftstoffverbindung
führende Rückleitung bewirkt, daß zumindest ein Teil des von
der zweiten Kraftstoffpumpe überschüssig geförderten Kraft
stoffs aus der Druckleitung in die Kraftstoffverbindung
strömen kann, was den Vorteil hat, daß sich der Kraftstoff
im Kraftstoffvorratsbehälter weniger stark erwärmt.
Mit der aus der Druckleitung in den Kraftstoffvorrats
behälter führenden Rückleitung kann die Drückleitung auf
vorteilhafte Weise gespült werden. Die in den Kraftstoff
vorratsbehälter führende Rückleitung bietet insbesondere den
Vorteil, daß aus dem Kraftstoff gegebenenfalls austretende
Dampfblasen in den Kraftstoffvorratsbehälter abgeleitet
werden.
Ist die Drossel in der in den Kraftstoffvorratsbehälter
führenden Rückleitung temperatur- und/oder druckabhängig
steuerbar, so bietet dies den Vorteil, daß die Kraftstoff
versorgungsanlage der jeweils herrschenden Betriebsbedingung
(z. B. Kaltstart, Heißstart, Normalbetrieb usw.) besonders
zweckmäßig angepaßt werden kann.
Ausgewählte, besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele der
Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
die Fig. 1 und 2 je ein ausgewähltes, besonders vorteil
haft ausgebildetes Ausführungsbeispiel der Kraftstoff
versorgungsanlage, die Fig. 3, 4, 7, 11 und 12
unterschiedlich ausgebildete, beispielhafte Einzelheiten der
erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungsanlage und die
Fig. 5, 6 und 8 bis 10 weitere ausgewählte, besonders
vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungsanlage zum
Zumessen von Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine kann bei
verschiedenen Arten von Brennkraftmaschinen verwendet
werden. Entsprechendes gilt auch für das erfindungsgemäße
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. Die Brenn
kraftmaschine ist beispielsweise ein Ottomotor mit äußerer
oder innerer Gemischbildung und Fremdzündung, wobei der
Motor mit einem hin- und hergehenden Kolben (Hubkolbenmotor)
oder mit einem drehbar gelagerten Kolben (Wankel-Kolben
motor) versehen sein kann. Die Brennkraftmaschine kann
beispielsweise auch ein Hybridmotor sein. Bei diesem Motor
mit Ladungsschichtung wird das Kraftstoff-Luftgemisch im
Bereich der Zündkerze so weit angereichert, daß eine sichere
Entflammung garantiert ist, die Verbrennung im Mittel aber
bei stark abgemagertem Gemisch stattfindet.
Der Gaswechsel im Brennraum der Brennkraftmaschine kann
beispielsweise nach dem Viertaktverfahren oder nach dem
Zweitaktverfahren erfolgen. Zur Steuerung des Gaswechsels im
Brennraum der Brennkraftmaschine können in bekannter Weise
Gaswechselventile (Einlaßventile und Auslaßventile) vorge
sehen sein. Die Brennkraftmaschine kann so ausgebildet sein,
daß mindestens ein Kraftstoffventil den Kraftstoff direkt in
den Brennraum der Brennkraftmaschine spritzt. Die Steuerung
der Leistung der Brennkraftmaschine erfolgt vorzugsweise
durch Steuerung der dem Brennraum zugeführten Menge an
Kraftstoff. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß das
Kraftstoffventil den Kraftstoff am Einlaßventil zum Brenn
raum vorlagert. Bei dieser Ausführung wird die für die Ver
brennung des Kraftstoffs dem Brennraum zugeführte Luft
üblicherweise mit einer Drosselklappe gesteuert. Über die
Stellung der Drosselklappe kann die von der Brennkraft
maschine abzugebende Leistung gesteuert werden.
Die Brennkraftmaschine besitzt beispielsweise einen Zylinder
mit einem Kolben, oder sie kann mit mehreren Zylindern und
mit einer dementsprechenden Anzahl Kolben versehen sein.
Vorzugsweise ist je Zylinder je ein Kraftstoffventil vorge
sehen.
Um den Umfang der Beschreibung nicht unnötig umfangreich
ausfallen zu lassen, beschränkt sich die nachfolgende
Beschreibung der Ausführungsbeispiele auf einen Hubkolben
motor mit vier Zylindern als Brennkraftmaschine, wobei die
vier Kraftstoffventile den Kraftstoff, üblicherweise Benzin,
direkt in den Brennraum der Brennkraftmaschine hinein
spritzen. Die Leistung der Brennkraftmaschine wird über
Steuerung der eingespritzten Kraftstoffmenge gesteuert. Bei
Leerlauf und (unterer) Teillast erfolgt eine
Ladungsschichtung mit Kraftstoffanreicherung im Bereich der
Zündkerze. Außerhalb dieses Bereichs ist das Gemisch sehr
mager. Bei Vollast bzw. oberer Teillast wird eine homogene
Verteilung zwischen Kraftstoff und Luft im Brennraum
angestrebt.
Bei der nachfolgenden Beschreibung wird vereinfachend
zwischen einem normalen Betriebszustand der Brennkraft
maschine und einem Startvorgang unterschieden. Nachfolgend
wird unter dem Startvorgang der Vorgang vom Beginn des
Startens der Brennkraftmaschine bis zum Erreichen des
normalen Betriebszustands verstanden. Unter dem Ausdruck
normaler Betriebszustand soll nachfolgend der Betrieb der
Brennkraftmaschine unter Betriebsbedingung verstanden
werden, wobei die Betriebsbedingung sehr verschieden sein
kann.
Die Fig. 1 zeigt einen Kraftstoffvorratsbehälter 2, eine
Saugleitung 4, eine erste Kraftstoffpumpe 6, einen Elektro
motor 8, eine Kraftstoffverbindung 10, eine zweite Kraft
stoffpumpe 12, eine Druckleitung 14, vier Kraftstoffventile
16, eine Energieversorgungseinheit 18 und eine elektrische
bzw. elektronische Steuerungseinrichtung 20. Die Kraftstoff
ventile 16 werden in Fachkreisen häufig als Einspritzventile
oder Injektoren bezeichnet.
Die erste Kraftstoffpumpe 6 besitzt eine Druckseite 6h und
eine Saugseite 6n. Die zweite Kraftstoffpumpe 12 hat eine
Hochdruckseite 12h und eine Niederdruckseite 12n. Die Kraft
stoffverbindung 10 führt von der Druckseite 6h der ersten
Kraftstoffpumpe 6 zur Niederdruckseite 12n der zweiten
Kraftstoffpumpe 12. Aus der Kraftstoffverbindung 10 zweigt
eine Kraftstoffleitung 22 ab. Über die Kraftstoffleitung 22
kann Kraftstoff aus der Kraftstoffverbindung 10 direkt in
den Kraftstoffvorratsbehälter 2 zurückgeleitet werden. Im
Verlauf der Kraftstoffverbindung 10 zwischen der ersten
Kraftstoffpumpe 6 und der zweiten Kraftstoffpumpe 12 gibt es
einen Filter 24.
In der Kraftstoffleitung 22 ist ein Drucksteuerventil 26 und
eine Ventileinrichtung 30 vorgesehen. Das Drucksteuerventil
26 und die Ventileinrichtung 30 sind wirkungsmäßig hinter
einandergeschaltet. D. h., das Drucksteuerventil 26 und die
Ventileinrichtung 30 befinden sich schaltungsmäßig in Reihe.
Die Ventileinrichtung 30 kann, in Strömungsrichtung
betrachtet, vor oder hinter dem Drucksteuerventil 26 vorge
sehen sein. Das Drucksteuerventil 26 und die Ventil
einrichtung 30 können auch in Form eines einzigen Ventil
elements realisiert sein.
Die Ventileinrichtung 30 ist bei dem in der Fig. 1
gezeigten Ausführungsbeispiel ein Schaltventil 30c. Das
Schaltventil 30c hat eine erste Schaltstellung 30a und eine
zweite Schaltstellung 30b. In der ersten Schaltstellung 30a
kann Kraftstoff aus der Kraftstoffverbindung 10 durch die
Kraftstoffleitung 22 über das Drucksteuerventil 26 in den
Kraftstoffvorratsbehälter 2 strömen. Befindet sich die
Ventileinrichtung 30 in ihrer zweiten Schaltstellung 30b,
dann ist die Kraftstoffleitung 22 abgesperrt.
Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
zweigt, in Strömungsrichtung betrachtet, hinter der Ventil
einrichtung 30 eine Entlastungsdrossel 33a einer Ent
lastungseinrichtung 33 ab. Die Entlastungseinrichtung 33
umfaßt, bei diesem Ausführungsbeispiel, die Entlastungs
drossel 33a und eine Entlastungsdrossel 33b. Die Ent
lastungsdrossel 33a führt, unter Umgehung des Drucksteuer
ventils 26, den Kraftstoff in den Kraftstoffvorratsbehälter
2. Die Funktionsweise der Entlastungseinrichtung 33 wird
weiter hinten noch näher beschrieben.
Die erste Kraftstoffpumpe 6 wird von dem Elektromotor 8 an
getrieben.
Die erste Kraftstoffpumpe 6, der Elektromotor 8, der Filter
24, das Drucksteuerventil 26, die Ventileinrichtung 30 und
die Entlastungsdrossel 33a der Entlastungseinrichtung 33
befinden sich im Bereich des Kraftstoffvorratsbehälters 2.
Diese Teile sind vorzugsweise außen am Kraftstoffvorrats
behälter 2 angeordnet oder befinden sich innerhalb des
Kraftstoffvorratsbehälters 2, was durch eine strichpunk
tierte Linie symbolhaft dargestellt ist.
Über ein mechanisches Übertragungsmittel 12m ist die zweite
Kraftstoffpumpe 12 mechanisch mit einer nicht dargestellten
Abtriebswelle der Brennkraftmaschine gekoppelt. Da die
zweite Kraftstoffpumpe 12 mechanisch starr an die Abtriebs
welle der Brennkraftmaschine gekoppelt ist, arbeitet die
zweite Kraftstoffpumpe 12 proportional zur Drehzahl der
Abtriebswelle der Brennkraftmaschine. Die Drehzahl der
Abtriebswelle ist, je nach augenblicklicher Betriebs
bedingung der Brennkraftmaschine, sehr unterschiedlich. Bei
der Abtriebswelle handelt es sich beispielsweise um eine
Kurbelwelle der Brennkraftmaschine.
In der Kraftstoffverbindung 10, auf der Niederdruckseite 12n
der zweiten Kraftstoffpumpe 12, befindet sich ein eingangs
seitiges Rückschlagventil 12a. In der Druckleitung 14, auf
der Hochdruckseite 12h der zweiten Kraftstoffpumpe 12, ist
ein ausgangsseitiges Rückschlagventil 12b vorgesehen. Je
nach Ausführungsart der zweiten Kraftstoffpumpe 12 kann
gegebenenfalls auf die Rückschlagventile 12a, 12b verzichtet
werden. Ein vorgespanntes Überströmventil 36 führt aus der
Druckleitung 14 in die Kraftstoffverbindung 10. Das Über
strömventil 36 dient zur Absicherung der Druckleitung 14 vor
Überlastung und ist normalerweise geschlossen.
Wirkungsmäßig parallel zur zweiten Kraftstoffpumpe 12 führt
eine Durchlaßeinrichtung 40 von der Kraftstoffverbindung 10
in die Druckleitung 14. Die Durchlaßeinrichtung 40 umfaßt
ein Rückschlagventil 40a. Das Rückschlagventil 40a ist so
angeordnet, daß die erste Kraftstoffpumpe 6 den Kraftstoff,
ohne von der zweiten Kraftstoffpumpe 12 wesentlich behindert
zu sein, in die Druckleitung 14 fördern kann. Das Rück
schlagventil 40a in der Durchlaßeinrichtung 40 verhindert
ein Zurückströmen des von der zweiten Kraftstoffpumpe 12
geförderten Kraftstoffs von der Druckleitung 14 zurück in
die Kraftstoffverbindung 10.
Die zweite Kraftstoffpumpe 12 befindet sich innerhalb eines
mit strichpunktierten Linien symbolhaft angedeuteten Pumpen
gehäuses 12g. Auch die Rückschlagventile 12a, 12b, das Über
strömventil 36, die Entlastungsdrossel 33b der Entlastungs
einrichtung 33 und die Durchlaßeinrichtung 40 können sich
innerhalb des Pumpengehäuses 12g befinden.
Die von der zweiten Kraftstoffpumpe 12 zu den Kraftstoff
ventilen 16 führende Druckleitung 14 kann vereinfachend
unterteilt werden in einen Leitungsabschnitt 42, einen
Speicherraum 44 und in Verteilleitungen 46. Die Kraftstoff
ventile 16 sind über je eine Verteilleitung 46 an dem
Speicherraum 44 angeschlossen. Ein Drucksensor 48 ist an den
Speicherraum 44 angeschlossen und sensiert den jeweiligen
Druck des Kraftstoffs in der Druckleitung 14. Entsprechend
diesem Druck gibt der Drucksensor 48 ein elektrisches Signal
an die Steuerungseinrichtung 20.
An den Speicherraum 44 der Druckleitung 14 ist ein durch die
Steuerungseinrichtung 20 elektrisch steuerbares Druckventil
50 angeschlossen. Je nach Ansteuerung des Druckventils 50
wird Kraftstoff aus der Druckleitung 14 über eine Rück
leitung 52 in den Kraftstoffvorratsbehälter 2 geleitet.
Die Kraftstoffversorgungsanlage umfaßt ferner einen Sensor
54 oder mehrere Sensoren 54 und einen Fahrpedalsensor 56.
Die Sensoren 54, 56 sensieren die Betriebsbedingung, unter
der die Brennkraftmaschine arbeitet. Die Betriebsbedingung
für die Brennkraftmaschine kann sich aus mehreren Einzel-
Betriebsbedingungen zusammensetzen. Die Einzel-Betriebs
bedingungen sind beispielsweise: Lufttemperatur, Kühlwasser
temperatur, Öltemperatur, Drehzahl der Abtriebswelle der
Brennkraftmaschine, Zusammensetzung des Abgases der Brenn
kraftmaschine usw. Der Fahrpedalsensor 56 befindet sich im
Bereich des Fahrpedals und erfaßt, als weitere Einzel-
Betriebsbedingung, die Stellung des Fahrpedals und damit die
vom Fahrer gewünschte Geschwindigkeit.
Der Elektromotor 8, das Schaltventil 30c der Ventil
einrichtung 30, die Kraftstoffventile 16, der Drucksensor
48, das Druckventil 50 und die Sensoren 54, 56 sind über
elektrische Leitungen 58 mit der Energieversorgungseinheit
18 und mit der Steuerungseinrichtung 20 verbunden. Die elek
trische Leitung 58 zwischen den Kraftstoffventilen 16 und
der Steuerungseinrichtung 20 ist so ausgeführt, daß die
Steuerungseinrichtung 20 jedes der Kraftstoffventile 16
separat ansteuern kann. Zwecks besserer Unterscheidung
gegenüber den anderen nichtelektrischen Leitungen sind die
elektrischen Leitungen 58 mit punktierten Linien symbolhaft
dargestellt.
Bei der ersten Kraftstoffpumpe 6 handelt es sich beispiels
weise um eine Verdrängerpumpe, die, angetrieben vom Elektro
motor 8, bauartbedingt je Umdrehung eine bestimmte Menge
Kraftstoff fördert. Der Druck des Kraftstoffs auf der Druck
seite 6h der ersten Kraftstoffpumpe 6 wird nachfolgend als
Speisedruck bezeichnet. Der Widerstand, der dem Kraftstoff
auf der Druckseite 6h entgegengesetzt wird, bestimmt die
Höhe des Speisedrucks. Kann der Kraftstoff auf der Druck
seite 6h beispielsweise ohne Widerstand abströmen, dann hat
der Speisedruck den Wert null. Wird das Abströmen des Kraft
stoffs auf der Druckseite 6h verhindert oder sehr stark
eingeschränkt, dann steigt der Speisedruck bis zu einem
maximalen Wert an. Der maximale Wert des Speisedrucks hängt
u. a. von der verwendeten Bauart der Kraftstoffpumpe 6 ab.
Der maximale Wert des Speisedrucks beträgt beispielsweise 8
bis 10 bar, weil bei diesem Druckniveau u. a. die innere
Leckage der Kraftstoffpumpe 6 so groß wie die Fördermenge
der Kraftstoffpumpe 6 wird.
Im normalen Betriebszustand der Brennkraftmaschine, d. h.
nach Abschluß des Startvorgangs der Brennkraftmaschine,
befindet sich die Ventileinrichtung 30 in ihrer ersten
Schaltstellung 30a. Während sich die Ventileinrichtung 30 in
der ersten Schaltstellung 30a befindet, wird der Speisedruck
des Kraftstoffs in der Kraftstoffverbindung 10 vom Druck
steuerventil 26 bestimmt. Die erste Kraftstoffpumpe 6
fördert den Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 2
über den Filter 24 in die Kraftstoffverbindung 10. Das
Drucksteuerventil 26 sorgt dafür, daß im normalen Betriebs
zustand der Speisedruck des Kraftstoffs in der Kraftstoff
verbindung 10 auf einem normalen Wert, beispielsweise bei
3 bar, weitgehend konstant gehalten wird. Die Menge des von
der ersten Kraftstoffpumpe 6 geförderten Kraftstoffs ist
größer als die Menge des Kraftstoffs, die von der zweiten
Kraftstoffpumpe 12 aus der Kraftstoffverbindung 10 abge
nommen wird. Die überschüssige Menge an Kraftstoff strömt
aus der Kraftstoffverbindung 10 über das Drucksteuerventil
26 in der Kraftstoffleitung 22 in den Kraftstoffvorrats
behälter 2 zurück. Die Fördermenge der von dem Elektromotor
8 angetriebenen ersten Kraftstoffpumpe 6 ist weitgehend
konstant.
Die zweite Kraftstoffpumpe 12 fördert den Kraftstoff aus der
Kraftstoffverbindung 10 in die Druckleitung 14. Die Förder
menge der zweiten Kraftstoffpumpe 12 hängt von der Drehzahl
der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine ab und schwankt
somit erheblich.
Je nach Signal des Drucksensors 48 und je nach Betriebs
bedingung der Brennkraftmaschine steuert die Steuerungs
einrichtung 20 das Druckventil 50. Die Steuerungseinrichtung
20 kann mit Hilfe des Druckventils 50 dafür sorgen, daß
beispielsweise im Bereich des Leerlaufs und der Teillast der
Brennkraftmaschine in der Druckleitung 14 der Druck
niedriger ist, als wenn die Brennkraftmaschine im Bereich
ihrer Vollast betrieben wird. Der Druck in der Druckleitung
14 kann während des normalen Betriebszustands beispielsweise
um die 100 bar betragen.
Der Durchflußquerschnitt der Entlastungsdrosseln 33a, 33b
der Entlastungseinrichtung 33 ist so bemessen, daß während
des normalen Betriebszustands die Menge des Kraftstoffs, die
über die Entlastungseinrichtung 33 in den Kraftstoffvorrats
behälter 2 zurückströmen kann, so gering ist, daß sich diese
Menge in der Kraftstoffverbindung 10 und in der Druckleitung
14 nicht bzw. kaum bemerkbar macht. Für eine effektive
Druckentlastung ist insbesondere die Entlastungsdrossel 33a
erforderlich. Mit Blick auf möglichst geringen Energie
verbrauch wird der Querschnitt insbesondere der Entlastungs
drossel 33b möglichst klein gewählt. Gegebenenfalls kann auf
die Entlastungsdrossel 33b ganz verzichtet werden. Wie
trotzdem eine effektive Druckentlastung auch in der Druck
leitung 14 erreicht werden kann, ist weiter hinten noch
näher beschrieben.
Bei abgestellter Brennkraftmaschine wird der Kraftstoff in
der Kraftstoffverbindung 10 und in der Druckleitung 14 aus
Sicherheitsgründen und damit bei eventueller Leckage eines
der Kraftstoffventile 16 kein Kraftstoff in den Brennraum
der Brennkraftmaschine gelangen kann, druckentlastet. Bei
abgestellter Brennkraftmaschine ist der Druck des Kraft
stoffs in der Kraftstoffverbindung 10 und in der Druck
leitung 14 nahe bei Atmosphärendruck bzw. geringfügig dar
über. Je nach Umgebungstemperatur der Kraftstoffverbindung
10 und der Druckleitung 14 und je nach verwendetem Kraft
stoff befindet sich bei abgestellter Brennkraftmaschine
gegebenenfalls eine mehr oder weniger große Dampfblase in
der Kraftstoffverbindung 10 bzw. in der Druckleitung 14. Die
Dampfblase kann aus mehreren Einzelblasen bestehen.
Bei einem Startvorgang, insbesondere wenn die Steuerungs
einrichtung 20 infolge eines eingegebenen Programms anhand
von Sensorsignalen der Meinung sein sollte, daß sich eine
Dampfblase gebildet haben könnte, wird zu Beginn des Start
vorgangs der die erste Kraftstoffpumpe 6 antreibende
Elektromotor 8 gestartet und das Schaltventil 30c der
Ventileinrichtung 30 in die zweite Schaltstellung 30b
geschaltet. Die erste Kraftstoffpumpe 6 fördert die gesamte
Kraftstoffmenge in die Kraftstoffverbindung 10, ohne daß von
dem Kraftstoff etwas über die Kraftstoffleitung 22 in den
Kraftstoffvorratsbehälter 2 zurückströmen kann. Durch die
Durchlaßeinrichtung 40 kann der von der ersten Kraftstoff
pumpe 6 geförderte Kraftstoff auch in die Druckleitung 14
gelangen. Falls die Steuerungseinrichtung 20 infolge des
eingegebenen Programms der Meinung sein sollte, daß eine
Betriebsbedingung herrscht, bei der ein Spülen der Druck
leitung 14 den Startvorgang begünstigt, dann steuert die
Steuerungseinrichtung 20 das Druckventil 50 so an, daß der
von der ersten Kraftstoffpumpe 6 geförderte Kraftstoff über
das Druckventil 50 zum Kraftstoffvorratsbehälter 2 zurück
strömen kann. Bei diesem Spülvorgang wird das Druckventil 50
so angesteuert, daß in der Druckleitung 14 ein Druck von
beispielsweise etwa 0,5 bar herrscht. Dieser Spülvorgang
dauert beispielsweise eine halbe Sekunde. Danach schließt
die Steuerungseinrichtung 20 das Druckventil 50, und die
erste Kraftstoffpumpe 6 erzeugt in der Kraftstoffverbindung
10 einen Speisedruck in Höhe von beispielsweise 8 bis
10 bar. Dieser Speisedruck kann sich über die Durchlaß
einrichtung 40 auch in die Druckleitung 14 ausbreiten. Durch
diesen relativ hohen Speisedruck wird die eventuell in der
Druckleitung 14 vorhandene Dampfblase komprimiert.
Zu Beginn des Startvorgangs ist die Fördermenge der zweiten
Kraftstoffpumpe 12 null. Anschließend ist während des Start
vorgangs die Fördermenge der zweiten Kraftstoffpumpe 12 sehr
gering, weshalb, wenn die erste Kraftstoffpumpe 6 die
eventuelle Dampfblase nicht beseitigen würde, die Kompres
sion der eventuellen Dampfblase sehr lange dauern würde, was
den Startvorgang wesentlich verzögern würde. Weil die erste
Kraftstoffpumpe 6 mit dem Elektromotor 8 angetrieben wird,
ist es möglich, mit der Kompression der Dampfblase zu be
ginnen, bevor die zweite Kraftstoffpumpe 12 zu arbeiten be
ginnt. Ferner wird durch das volle Ausnutzen der ersten
Kraftstoffpumpe 6 während des Startvorgangs die zweite
Kraftstoffpumpe 12 entlastet, was auch eine Entlastung der
Brennkraftmaschine während des Startvorgangs bewirkt. Da die
Brennkraftmaschine während des Startvorgangs von einem nicht
dargestellten elektrisch arbeitenden Anlaßmotor auf Drehzahl
gebracht wird, bedeutet eine Entlastung der Brennkraft
maschine auch eine Entlastung des Anlaßmotors.
Nach Ablauf einer der Steuerungseinrichtung 20 einprogram
mierten Zeitspanne bzw. sobald der Drucksensor 48 fest
stellt, daß die zweite Kraftstoffpumpe 12 in der Druck
leitung 14 für den hohen Druck sorgt, wird die Ventil
einrichtung 30 wieder in die erste Schaltstellung 30a
geschaltet, so daß nach Beendigung des Startvorgangs der
Speisedruck der ersten Kraftstoffpumpe 6 in der Kraftstoff
verbindung 10 auf den vorgesehenen relativ niedrigen, mit
dem Drucksteuerventil 26 geregelten Wert von etwa 3 bar
abfällt.
Weil im normalen Betriebszustand die Kraftstoffleitung 22
geöffnet ist, wird eine zu hohe Dauerbeanspruchung der
ersten Kraftstoffpumpe 6 vermieden und, weil im Startvorgang
die Kraftstoffleitung 22 geschlossen ist, wird während des
Startvorgangs die Leistungsfähigkeit der ersten Kraftstoff
pumpe 6 kurzzeitig voll ausgenutzt. Da die erste Kraftstoff
pumpe 6 nur kurzzeitig relativ hoch belastet wird, hat dies
keinen negativen Einfluß auf die Lebensdauer der ersten
Kraftstoffpumpe 6, und trotzdem verkürzt sich der Start
vorgang durch die Anhebung des Speisedrucks während des
Startvorgangs wesentlich.
Wie bereits erwähnt, sollen bei abgestellter Brennkraft
maschine die Kraftstoffverbindung 10 und die Druckleitung 14
druckentlastet sein. Dazu dienen die beiden Entlastungs
drosseln 33a, 33b der Entlastungseinrichtung 33. Die Ent
lastungsdrossel 33b sorgt dafür, daß Kraftstoff aus der
Druckleitung 14 zurück in die Kraftstoffverbindung 10 ent
weichen kann. Die Entlastungsdrossel 33a leitet den Kraft
stoff aus der Kraftstoffverbindung 10 in den Kraftstoff
vorratsbehälter 2. Dies bewirkt bei abgestellter Brenn
kraftmaschine eine Druckentlastung in der Druckleitung 14
und in der Kraftstoffverbindung 10.
Während des Startvorgangs bestimmt die erste Kraftstoffpumpe
6 über die Durchlaßeinrichtung 40 den Druck des Kraftstoffs
in der Druckleitung 14 und in den Verteilleitungen 46 am
Zulauf zu den Kraftstoffventilen 16. Während des Start
vorgangs ist der Druck in der Druckleitung 14 durch kein
Ventil geregelt, sondern es herrscht der Druck, der von der
ersten Kraftstoffpumpe 6 maximal zu Verfügung gestellt
werden kann. Fertigungsbedingt und verschleißbedingt ist
dieser von der ersten Kraftstoffpumpe 6 während des Start
vorgangs zur Verfügung gestellte Druck in der Druckleitung
14 unterschiedlich. Der Druck kann von dem Drucksensor 48
sensiert werden. Damit die von den Kraftstoffventilen 16 in
die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzte Menge an
Kraftstoff trotz des unterschiedlich hohen Drucks in der
Druckleitung 14 exakt dem vorgesehenen Wert entspricht, wird
vorgeschlagen, die Öffnungszeit der Kraftstoffventile 16 für
das Einspritzen des Kraftstoffs in Abhängigkeit des vom
Drucksensor 48 sensierten Drucks zu steuern. D. h., bei
relativ hohem Druck in der Druckleitung 14 während des
Startvorgangs ist die Öffnungszeit der Kraftstoffventile 16
kürzer, und bei relativ niedrigem Druck in der Druckleitung
14 ist die Öffnungszeit der Kraftstoffventile 16 länger.
Die Fig. 2 zeigt ein weiteres bevorzugt ausgewähltes, vor
teilhaftes Ausführungsbeispiel.
In allen Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit
denselben Bezugszeichen versehen.
Sofern nichts Gegenteiliges erwähnt bzw. in der Zeichnung
dargestellt ist, gilt das anhand eines der Figuren Erwähnte
und Dargestellte auch bei den anderen Ausführungsbeispielen.
Sofern sich aus den Erläuterungen nichts anderes ergibt,
sind die Einzelheiten der verschiedenen Ausführungsbeispiele
miteinander kombinierbar.
Anstatt der Entlastungseinrichtung 33 mit den Entlastungs
drosseln 33a, 33b (Fig. 1) kann das Druckventil 50 ebenfalls
die Funktion einer Entlastungseinrichtung 33′ (Fig. 2) aus
üben. Man kann beispielsweise das Druckventil 50 so aus
bilden, daß das Druckventil 50 bei abgestellter Brennkraft
maschine den Kraftstoff nahezu drucklos über die Rückleitung
52 in den Kraftstoffvorratsbehälter 2 entweichen läßt, so
daß bei dieser Ausführungsvariante das Druckventil 50 ein
Bestandteil der Entlastungseinrichtung 33′ ist.
Im angesteuerten Zustand während des Startvorgangs und im
normalen Betriebszustand der Brennkraftmaschine kontrolliert
das Druckventil 50 den Druck in der Druckleitung 14. Bei
abgestellter Brennkraftmaschine ist das Druckventil 50 nicht
angesteuert, d. h. stromlos. Im nicht angesteuerten Zustand
kann sich der Druck in der Druckleitung 14 über das als
Entlastungseinrichtung 33′ dienende Druckventil 50 zum
Kraftstoffvorratsbehälter 2 abbauen.
Die Fig. 3 zeigt in beispielhafter Form mit geändertem Maß
stab einen Ausschnitt eines gegenüber der Fig. 2 abge
wandelten weiteren Ausführungsbeispiels. Die nicht in der
Fig. 3 dargestellten Teile entsprechen dem in der Fig. 2
dargestellten Ausführungsbeispiel.
Bei dem in der Fig. 3 ausschnittweise dargestellten
weiteren Ausführungsbeispiel ist gegenüber der Fig. 2 die
Ventileinrichtung 30 in der Weise abgewandelt, daß das in
der Fig. 2 dargestellte Schaltventil 30c durch ein festes
Drosselventil 30d ersetzt ist.
Das Drosselventil 30d der Ventileinrichtung 30 ist vorzugs
weise so ausgelegt, daß der Durchflußwiderstand des Drossel
ventils 30d in Abhängigkeit von der Größe des durch
fließenden Kraftstoffstromes quadratisch ansteigt.
Während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine strömt ein
erheblicher Teil des von der ersten Kraftstoffpumpe 6 geför
derten Kraftstoffs durch die Kraftstoffleitung 22 zurück in
den Kraftstoffvorratsbehälter 2. Dieser Kraftstoff wird von
dem Drosselventil 30d gedrosselt. Dieser dadurch entstehende
Staudruck addiert sich zum Druck, der von dem Drucksteuer
ventil 26 gehalten wird. Dadurch steigt der Wert des Speise
drucks in der Kraftstoffverbindung 10 während des Start
vorgangs deutlich über den normalen Wert des Speisedrucks
an, so daß während des Startvorgangs die eventuell in der
Druckleitung 14 vorhandene Dampfblase schnell komprimiert
wird.
Im normalen Betriebszustand, wenn die zweite Kraftstoffpumpe
12 einen erheblichem Teil des Kraftstoffs aus der
Kraftstoffverbindung 10 abnimmt, und dadurch nur ein kleiner
Teil des Kraftstoffs durch die Kraftstoffleitung 22 zum
Kraftstoffvorratsbehälter 2 zurückströmt, ist die Drosselung
durch das Drosselventil 30d relativ klein, was dazu führt,
daß der Speisedruck in der Kraftstoffverbindung 10 während
des normalen Betriebszustands kleiner ist als während des
Startvorgangs.
Das in der Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel hat den
Vorteil, daß der Speisedruck während des Startvorgangs ange
hoben werden kann, ohne daß dazu ein steuerbares Ventil
erforderlich wäre, was den Herstellungsaufwand der Kraft
stoffversorgungsanlage wesentlich vereinfacht. Dieser Vor
teil ist so groß, daß der gewisse Nachteil, daß im Bereich
des Leerlaufs und der unteren Teillast der Brennkraft
maschine der Speisedruck etwas höher ist, dadurch bei vielen
Anwendungen der Kraftstoffversorgungsanlage weitgehend aus
geglichen wird.
Die Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt eines weiteren bevorzugt
ausgewählten Ausführungsbeispiels.
In der Fig. 3 ist die in der Fig. 1 vorhandene Ent
lastungsdrossel 33a der Entlastungseinrichtung 33 nicht
vorhanden. Im Unterschied zur Fig. 3 zeigt die Fig. 4 ein
Ausführungsbeispiel, bei dem die Entlastungsdrossel 33a der
Entlastungseinrichtung 33 vorhanden ist.
Das Drosselventil 30d der Ventileinrichtung 30 dient dazu,
um während des Startvorgangs den Speisedruck in der Kraft
stoffverbindung 10 anzuheben. Die Entlastungsdrossel 33a der
Entlastungseinrichtung 33 ist dazu da, um nach dem Abstellen
der Brennkraftmaschine den Druck in der Kraftstoffverbindung
10 und in der Druckleitung 14 abzusenken. Weil der
Durchflußquerschnitt der Entlastungsdrossel 33a relativ
klein ist, kann durch die Entlastungseinrichtung 33 so wenig
Kraftstoff aus der Kraftstoffverbindung 10 in den Kraft
stoffvorratsbehälter 2 abströmen, daß diese Entlastungs
einrichtung 33 vernachlässigt werden kann, während die
Kraftstoffpumpe 6 arbeitet.
Der Durchflußquerschnitt der Entlastungsdrossel 33a der
Entlastungseinrichtung 33 ist wesentlich kleiner dimen
sioniert als der Durchflußquerschnitt des Drosselventils 30d
der Ventileinrichtung 30.
Die Fig. 5 zeigt ein weiteres, bevorzugt ausgewähltes Aus
führungsbeispiel.
Gegenüber der Fig. 1 ist bei der in der Fig. 5 bei spiel
haft dargestellten Ausführung das Druckventil 50 in das
Pumpengehäuse 12g integriert. Der durch das Druckventil 50
abströmende Kraftstoff strömt durch eine Rückleitung 52′ in
die Kraftstoffverbindung 10 zwischen der ersten Kraftstoff
pumpe 6 und der zweiten Kraftstoffpumpe 12. Zur Vermeidung
von Kavitation auf der Niederdruckseite 12n der zweiten
Kraftstoffpumpe 12 ist in der Kraftstoffverbindung 10 ein
Dämpfungsspeicher 60 vorgesehen.
Da die Rückleitung 52′ nicht in den Kraftstoffvorrats
behälter 2 führt, sondern in die Kraftstoffverbindung 10,
werden vorteilhafterweise weniger lange Leitungen zur
Führung des Kraftstoffs benötigt, und man erhält den Vor
teil, daß weniger aufgewärmter Kraftstoff in den Kraftstoff
vorratsbehälter 2 gelangt.
Bis auf die beschriebenen Unterschiede ist die Funktions
weise des in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiels
gleich wie die Funktionsweise des in der Fig. 1 darge
stellten Ausführungsbeispiels.
Die Fig. 6 zeigt ein weiteres, bevorzugt ausgewähltes, vor
teilhaftes Ausführungsbeispiel.
Bei dem in der Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel
gibt es im Leitungsabschnitt 42 der Druckleitung 14 eine
Abzweigung 62. Hier zweigt die Rückleitung 52′ von der
Druckleitung 14 ab. In Strömungsrichtung betrachtet kurz
hinter der Abzweigung 62 befindet sich in der Druckleitung
14 ein Druckhalteventil 64. In Strömungsrichtung betrachtet
kommt das Druckhalteventil 64 vor dem Speicherraum 44. Im
Verlauf der Rückleitung 52′ ist ein Druckschaltventil 66
vorgesehen. Das Druckschaltventil 66 ist elektrisch in eine
erste Schaltstellung 66a und in eine zweite Schaltstellung
66b umschaltbar. In der ersten Schaltstellung 66a ist die
Abzweigung 62 und damit die Hochdruckseite 12h der zweiten
Kraftstoffpumpe 12 mit der Kraftstoffverbindung 10 und damit
mit der Niederdruckseite 12n der zweiten Kraftstoffpumpe 12
verbunden. In der zweiten Schaltstellung 66b ist diese Ver
bindung unterbrochen.
Wie anhand der Fig. 1 beschrieben, sorgt die Durchlaß
einrichtung 40 mit dem Rückschlagventil 40a (Fig. 1 und 2)
während des Startvorgangs dafür, daß der von der ersten
Kraftstoffpumpe 6 gelieferte Speisedruck unter Umgehung der
zweiten Kraftstoffpumpe 12 in die Druckleitung 14 gelangen
kann. Da das Druckschaltventil 66 in der ersten Schalt
stellung 66a die Kraftstoffverbindung 10 mit der Druck
leitung 14 verbindet, kann bei dem in der Fig. 6 darge
stellten Ausführungsbeispiel auf das Rückschlagventil 40a
(Fig. 1 und 2) und auf die Entlastungsdrossel 33b (Fig. 1)
verzichtet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel (Fig. 6)
ist die Durchlaßeinrichtung 40 mit dem Rückschlagventil 40a
(Fig. 1 und 2) ersetzt durch eine Durchlaßeinrichtung 40′
mit dem Druckschaltventil 66.
Der Drucksensor 48 meldet den im Speicherraum 44 der Druck
leitung 14 herrschenden Druck an die Steuerungseinrichtung
20. Wenn die Steuerungseinrichtung 20 anhand der von den
Sensoren 54, 56 gemeldeten Informationen und anhand eines
eingegebenen Programms feststellt, daß in der Druckleitung
14 der der augenblicklichen Betriebsbedingung entsprechende
Druck herrscht, dann stellt die Steuerungseinrichtung 20 das
Druckschaltventil 66 in die erste Schaltstellung 66a (Fig.
6). Während sich das Druckschaltventil 66 in der ersten
Schaltstellung 66a befindet, kann die zweite Kraftstoffpumpe
12 den Kraftstoff von ihrer Hochdruckseite 12h auf ihre
Niederdruckseite 12n ohne nennenswerten Energieaufwand um
pumpen. Während dieser Zeit ist die Dissipation vorteil
hafterweise besonders gering. Der Fachmann versteht unter
Dissipation die Umwandlung einer Energieform in Wärme
energie. Das Druckhalteventil 64 sorgt dafür, daß kein
Kraftstoff entgegen der vorgesehenen Strömungsrichtung rück
wärts aus dem Speicherraum 44 über das Druckschaltventil 66
entweichen kann.
Während des normalen Betriebszustands der Brennkraftmaschine
wird über die Kraftstoffventile 16 Kraftstoff in die
Brennräume der Brennkraftmaschine injiziert. Dadurch sinkt,
während das Druckschaltventil 66 in seiner ersten
Schaltstellung 66a steht, der Druck im Speicherraum 44.
Sobald die Steuerungseinrichtung 20 mit Hilfe des Druck
sensors 48 feststellt, daß der Druck im Speicherraum 44
unter einen einprogrammierten Grenzwert gefallen ist,
schaltet die Steuerungseinrichtung 20 das Druckschaltventil
66 in die zweite Schaltstellung 66b. Dadurch wird bei
laufender Kraftstoffpumpe 12 der Druck im Speicherraum 44
wieder erhöht, bis der Drucksensor 48 wieder ausreichenden
Druck sensiert und das Druckschaltventil 66 wieder in die
erste Schaltstellung 66a gestellt wird.
Die in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzte
Kraftstoffmenge hängt von der Öffnungszeit der Kraftstoff
ventile 16 ab. Die Steuerungseinrichtung 20 öffnet bzw.
schließt die Kraftstoffventile 16 je nach benötigter Kraft
stoffmenge. Der Druck des Kraftstoffs in den Verteil
leitungen 46 und damit im Speicherraum 44 hat einen wesent
lichen Einfluß auf die Kraftstoffaufbereitung während des
Einspritzens in die Brennräume und auf die eingespritzte
Kraftstoffmenge. Je nach Betriebsbedingung der Brennkraft
maschine erhält man eine besonders gute Betriebsweise der
Brennkraftmaschine, wenn der Druck in dem Speicherraum 44
genau der jeweiligen Betriebsbedingung angepaßt ist. Bei
spielsweise bei gegebener Drehzahl der Brennkraftmaschine
ist es zweckmäßig, wenn während hoher Belastung der Brenn
kraftmaschine der Druck in dem Speicherraum 44 höher ist als
während geringer Belastung der Brennkraftmaschine.
Um den Druck des Kraftstoffs in dem Speicherraum 44 der
jeweiligen Betriebsbedingung möglichst umgehend anpassen zu
können, umfaßt die in der Fig. 6 gezeigte Entlastungs
einrichtung 33′ ein elektrisch schnell schaltendes Ent
lastungsventil 33v. Das Entlastungsventil 33v ist mit Hilfe
der Steuerungseinrichtung 20 elektromagnetisch in eine
Offenstellung 33o und in eine Sperrstellung 33s betätigbar.
Ist der Druck in dem Speicherraum 44 kleiner als ein der
Steuerungseinrichtung 20 einprogrammierter Sollwert, dann
befindet sich das Entlastungsventil 33v in der Sperrstellung
33s. Stellt die Steuerungseinrichtung 20 fest, daß der Druck
im Speicherraum 44 abgesenkt werden muß, beispielsweise weil
die augenblickliche Betriebsbedingung dies erfordert, dann
wird das Entlastungsventil 33v in die Offenstellung 30o
geschaltet.
Um unnötige Dissipation zu vermeiden, ist die Steuerungs
einrichtung 20 so programmiert, daß im normalen Betriebs
zustand stets das Druckschaltventil 66 in die erste Schalt
stellung 66a geschaltet wird, bevor das Entlastungsventil
33v in die Offenstellung 33o schaltet. Und es ist dafür
gesorgt, daß, bevor das Druckschaltventil 66 in die zweite
Schaltstellung 66b schaltet, das Entlastungsventil 33v sich
in der Sperrstellung 33s befindet.
Bei abgestellter Brennkraftmaschine steht das Entlastungs
ventil 33v der Entlastungseinrichtung 33′ in seiner Offen
stellung 33o, so daß alle Leitungen und Speicher der Kraft
stoffversorgungsanlage druckentlastet sind.
Zu Beginn eines Startvorgangs stellt die Steuerungs
einrichtung 20 die Ventileinrichtung 30 in die zweite
Schaltstellung 30b. Das Druckschaltventil 66 bleibt zunächst
in der ersten Schaltstellung 66a. In dieser Schaltstellung
des Ventils 30 steigt der Speisedruck in der Kraftstoff
verbindung 10 bis zu dem Druck an, der von der ersten Kraft
stoffpumpe 6 maximal zur Verfügung gestellt werden kann.
Dieser erhöhte Speisedruck in der Kraftstoffverbindung 10
gelangt durch das in der ersten Schaltstellung 66a stehende
Druckschaltventil 66 ohne Behinderung durch die zweite
Kraftstoffpumpe 12 in die Druckleitung 14. Je nach der der
Steuerungseinrichtung 20 gemeldeten Temperatur kann die
Steuerungseinrichtung 20 entscheiden, ob zu Beginn des
Startvorgangs zunächst das Entlastungsventil 33v offen
bleiben soll oder, durch Schalten in die Sperrstellung 33s,
sofort geschlossen wird. Es ist zweckmäßig, die Steuerungs
einrichtung 20 so zu programmieren, daß bei besonders
niedrigen Temperaturen zunächst das Entlastungsventil 33v in
der Offenstellung 33o bleibt, aber bei höherer Temperatur
wird zu Beginn des Startvorgangs das Entlastungsventil 33v
sofort in die Sperrstellung 33s geschaltet. Bei einem Kalt
start, d. h. niedrige Temperatur des Gehäuses der Brenn
kraftmaschine, wird die Druckleitung 14 mit dem Speicherraum
44 zunächst gespült. Diese Spülung dauert ungefähr eine
halbe Sekunde. Bei einem Heißstart, d. h. hohe Temperatur
des Gehäuses der Brennkraftmaschine, wird auf diesen Spül
vorgang verzichtet, um den Startvorgang möglichst kurz zu
machen. Nach dem eventuell eingeschobenen Spülvorgang wird
während des Startvorgangs das Entlastungsventil 33v in die
Sperrstellung 33s geschaltet. Bei geschlossenem Entlastungs
ventil 33v kann sich der erhöhte Speisedruck bis in den
Speicherraum 44 und bis zu den Kraftstoffventilen 16 aus
breiten. Bei einem Heißstart reicht der erhöhte Speisedruck
aus, um eine ausreichende Aufbereitung beim Injizieren des
Kraftstoffs durch die Kraftstoffventile 16 zu erreichen. Bei
besonders niedrigen Temperaturen, d. h. bei einem Kaltstart,
kann es sein, daß der maximal mögliche Speisedruck der
ersten Kraftstoffpumpe 6 nicht ausreicht, um eine aus
reichend gute Aufbereitung des durch die Kraftstoffventile
16 injizierten Kraftstoffs zu erreichen. In diesem Fall ist
es erforderlich, während des Startvorgangs nach kurzer
Wartezeit das Druckschaltventil 66 in die geschlossene
zweite Schaltstellung 66b umzusteuern. Dadurch kann die über
das mechanische Übertragungsmittel 12m vom Anlaßmotor ange
triebene zweite Kraftstoffpumpe 12 den Druck in der Druck
leitung 14 so weit erhöhen, daß mit einer ausreichenden
Kraftstoffaufbereitung gerechnet werden kann. Dies ist,
abhängig von der Temperatur, bei etwa 20 bar der Fall. Wenn
bei dem Kaltstart der Druck in der Druckleitung 14 durch die
vom Anlaßmotor angetriebene zweite Kraftstoffpumpe 12 aus
reichend aufgebaut ist, dann kann während des Startvorgangs
die Ventileinrichtung 30 wieder in die geöffnete erste
Schaltstellung 30a geschaltet werden. Dies schont die erste
Kraftstoffpumpe 6 auch während des Startvorgangs.
Da die erste Kraftstoffpumpe 6 wesentlich mehr Kraftstoff
fördert als die zweite Kraftstoffpumpe 12, die während des
Startvorgangs allein durch den Anlaßmotor relativ langsam
angetrieben wird, bietet die Ventileinrichtung 30 zusammen
mit der Durchlaßeinrichtung 40 bzw. 40′ den Vorteil, daß in
der Druckleitung 14 der Druck des Kraftstoffs wesentlich
schneller ansteigt und somit der Startvorgang wesentlich
verkürzt werden kann. Nur bei besonders tiefen Temperaturen
ist es erforderlich zu warten, bis der Druck in der Druck
leitung 14 mit Hilfe der zweiten Kraftstoffpumpe 12 über den
Speisedruck angehoben ist. Da wesentlich häufiger bei
höheren Temperaturen gestartet werden muß, bietet die
Ventileinrichtung 30 bei der überwiegenden Anzahl der Starts
den Vorteil, daß der Startvorgang wenig Zeit beansprucht.
Nach Abschluß des Startvorgangs, d. h. während des normalen
Betriebszustands, ist das Schaltventil 30c der Ventil
einrichtung 30 in der geöffneten ersten Schaltstellung 30a.
Man kann auch die Funktion der Durchlaßeinrichtung 40 direkt
in die zweite Kraftstoffpumpe 12 integrieren, wenn man eine
Pumpe verwendet, die ein Strömen des Kraftstoffs von der
Niederdruckseite 12n zur Hochdruckseite 12h nicht oder nur
unwesentlich behindert. In diesem Fall kann auf das Rück
schlagventil 40a (Fig. 1, 2, 5) verzichtet werden.
Entsprechendes gilt auch für die Entlastungsdrossel 33b
(Fig. 1, 5) der Entlastungseinrichtung 33 bei Verwendung
einer Pumpe mit ausreichender innerer Leckage von der
Hochdruckseite 12h zur Niederdruckseite 12n. Die separate
Entlastungsdrossel 33a der Entlastungseinrichtung 33 kann
ohne Einschränkung entfallen, wenn das Drucksteuerventil 26
eine ausreichende innere Leckage aufweist.
Die Fig. 7 zeigt in beispielhafter Form mit geändertem Maß
stab einen Ausschnitt eines gegenüber der Fig. 1 abge
wandelten weiteren besonders vorteilhaften Ausführungs
beispiels.
Bei dem in der Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
die Ventileinrichtung 30 in Form eines blockierbaren Druck
reglers 70 ausgeführt.
Der blockierbare Druckregler 70 umfaßt ein Ventilgehäuse
70a, ein Schließglied 70b, eine Membran 70c, eine Regelfeder
70d, einen Elektromagneten 70e, einen Blockieranschlag 70f,
einen Ventilsitz 70s und eine Abhebefeder 70g. Am blockier
baren Druckregler 70 gibt es einen Zulauf, nachfolgend Hoch
druckseite 70h genannt, und einen Rücklauf, nachfolgend
Niederdruckseite 70n genannt.
Die Kraftstoffleitung 22 führt zur Hochdruckseite 70h. Von
der Niederdruckseite 70n kann der Kraftstoff in den Kraft
stoffvorratsbehälter 2 abströmen. Der Blockieranschlag 70f
ist elektromagnetisch in eine Sperrstellung und in eine
Freigabestellung stellbar. Das Schließglied 70b kann eine
Verbindung von der Hochdruckseite 70h zur Niederdruckseite
70n absperren. In der Freigabestellung gestattet der
Blockieranschlag 70f das Abheben des Schließglieds 70b vom
Ventilsitz 70s, und in der Sperrstellung kann das
Schließglied 70b nicht vom Ventilsitz 70s abheben. Wenn der
Elektromagnet 70e nicht bestromt ist, dann befindet sich der
Blockieranschlag 70f in der Freigabestellung, und der
blockierbare Druckregler 70 kann den Druck auf der
Hochdruckseite 70h auf einen vorgegebenen, voreinstellbaren
Druckwert einregeln. Ist der Elektromagnet 70e nicht
bestromt, dann arbeitet der blockierbare Druckregler 70 wie
ein gewöhnlicher Druckregler. Wenn der Druck auf der
Hochdruckseite 70h kleiner als der vorgegebene Druckwert
ist, dann drückt die Regelfeder 70d das Schließglied 70b
gegen den am Ventilgehäuse 70a vorgesehenen Ventilsitz 70s,
und das Schließglied 70b verschließt die Verbindung von der
Hochdruckseite 70h zur Niederdruckseite 70n. Steigt der
Druck des Kraftstoffs auf der Hochdruckseite 70h über den
vorgegebenen Druckwert an, dann hebt das Schließglied 70b
vom Ventilsitz 70s ab. Dadurch kann überschüssiger Kraft
stoff aus der Kraftstoffverbindung 10 in den Kraftstoff
vorratsbehälter 2 abströmen. Der Speisedruck in der Kraft
stoffleitung 22 und in der Kraftstoffverbindung 10 wird auf
der Höhe des gewünschten vorgegebenen Druckwerts gehalten.
Damit der blockierbare Druckregler 70 ungestört den Druck in
der Kraftstoffleitung 22 bzw. in der Kraftstoffverbindung 10
regeln kann, sorgt die Abhebefeder 70g dafür, daß der
Blockieranschlag 70f ausreichend weit vom Schließglied 70b
abgehoben hat. Die Regelfeder 70d drückt das Schließglied
70b gegen den Ventilsitz 70s, wenn der Druck auf der Hoch
druckseite 70h unter den vorgegebenen Druckwert abfällt.
Ist der Elektromagnet 70e bestromt, dann wird der Blockier
anschlag 70f vom Elektromagneten 70e entgegen der Abhebe
feder 70g in die Sperrstellung gebracht. In der Sperr
stellung ist der Blockieranschlag 70f so gegen das Schließ
glied 70b verstellt, daß das Schließglied 70b nicht vom
Ventilsitz 70s abheben kann.
Im unbestromten Zustand des blockierbaren Druckreglers 70
(Fig. 7) entspricht die Funktionsweise des in der Fig. 7
dargestellten Ausführungsbeispiels der Funktionsweise des in
der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels, wenn sich
dort das Schaltventil 30c in der ersten Schaltstellung 30a
(Fig. 1) befindet. Ist der Elektromagnet 70e (Fig. 7)
bestromt, dann entspricht dies der Funktion, die man erhält,
wenn sich das Schaltventil 30c (Fig. 1) in der zweiten
Schaltstellung 30b befindet.
Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
befinden sich die Ventileinrichtung 30 und das Drucksteuer
ventil 26 in Reihenschaltung. Bei dem in der Fig. 7 darge
stellten Ausführungsbeispiel werden die Funktionen der
Ventileinrichtung 30 und des Drucksteuerventils 26 (Fig. 1)
durch den blockierbaren Druckregler 70 (Fig. 7) ersetzt.
Diese Ausführungsvariante (Fig. 7) hat den Vorteil, daß
weniger Bauteile benötigt werden und daß deshalb die Bau
größe und der Bauaufwand besonders gering sind.
Wie die Fig. 7 zeigt, kann die Entlastungsdrossel 33a der
Entlastungseinrichtung 33 in das Ventilgehäuse 70a des
blockierbaren Druckreglers 70 integriert sein. Die Ent
lastungsdrossel 33a führt von der Hochdruckseite 70h zur
Niederdruckseite 70n des blockierbaren Druckreglers 70. Die
Entlastungsdrossel 33a verläuft parallel zur mit dem
Schließglied 70b absperrbaren Verbindung.
Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
die Entlastungsdrossel 33a so angeordnet, daß bei Betätigung
des Schaltventils 30c in die zweite Schaltstellung 30b, der
Kraftstoff nicht durch die Entlastungsdrossel 33a strömen
kann. Bei dem in der Fig. 7 dargestellten Ausführungs
beispiel wird die Entlastungsdrossel 33a bei Bestromung des
Elektromagneten 70e nicht abgesperrt. Dies ist auch kaum
erforderlich, weil der Querschnitt der Entlastungsdrossel
33a so klein ist, daß der durch die Entlastungsdrossel 33a
strömende Kraftstoff-Strom bei arbeitender erster Kraft
stoffpumpe 6 vernachlässigbar klein ist. Das in der Fig. 7
dargestellte Ausführungsbeispiel kann so abgewandelt werden,
daß mit Bestromung des Elektromagneten 70e das Schließglied
70b zusätzlich auch noch die Entlastungsdrossel 33a über
deckt und dadurch absperrt, so daß bei bestromtem Elektro
magneten 70e auch die Entlastungsdrossel 33a geschlossen
ist. Diese zusätzliche Ausführungsvariante kann der Fachmann
ausführen, ohne daß er hierzu eine zusätzliche bildliche
Darstellung benötigt.
Die Fig. 8 zeigt ein weiteres, bevorzugt ausgewähltes, vor
teilhaftes Ausführungsbeispiel.
Die in der Fig. 2 gezeigte Rückleitung 52 ist bei dem in
der Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ersetzt durch
eine aus dem Speicherraum 44 der Druckleitung 14 in die
Kraftstoffverbindung 10 führende Rückleitung 52′′ und durch
eine in den Kraftstoffvorratsbehälter 2 führende Rückleitung
52′′′. Die in die Kraftstoffverbindung 10 führende Rück
leitung 52′′ und die in den Kraftstoffvorratsbehälter 2
führende Rückleitung 52′′′ haben eine gemeinsame Abzweigung
52a. Zwischen dem Druckventil 50 bzw. der Entlastungs
einrichtung 33′ und der Abzweigung 52a sind die beiden Rück
leitungen 52′′ und 52′′′ in einer gemeinsamen Schlauch
leitung zusammengefaßt.
Die Rückleitung 52′′ führt an einer Einmündung 52b in die
Kraftstoffverbindung 10. Zwischen der Abzweigung 52a und der
Einmündung 52b ist ein Rückschlagventil 74 vorgesehen. Das
Rückschlagventil 74 gestattet ein Rückströmen des Kraft
stoffs aus der Druckleitung 14 auf die Niederdruckseite 12n
der zweiten Kraftstoffpumpe 12 bzw. der Hochdruckpumpe 12.
Andererseits verhindert das Rückschlagventil 74 ein Strömen
des Kraftstoffs aus der Kraftstoffverbindung 10 zum Kraft
stoffvorratsbehälter 2.
In der zum Kraftstoffvorratsbehälter 2 führenden Rückleitung
52′′′ gibt es bei dem in der Fig. 8 dargestellten Aus
führungsbeispiel, in Strömungsrichtung betrachtet, unmittel
bar hinter der Abzweigung 52a eine Drossel 80.
Die Drosselquerschnittsfläche der Drossel 80 kann so
dimensioniert werden, daß ein Teil des Kraftstoffs in den
Kraftstoffvorratsbehälter 2 und ein Teil des Kraftstoffs in
die Kraftstoffverbindung 10 strömt. Die Dimensionierung kann
so erfolgen, daß die Druckleitung 14 stets ausreichend
gespült wird. Wegen der relativ kleinen Drosselquerschnitts
fläche der Drossel 80 strömt der Kraftstoff eher in die
Kraftstoffverbindung 10 und die evtl. im Kraftstoff ent
haltenen Dampfblasen werden dafür durch die Drossel 80 in
den Kraftstoffvorratsbehälter 2 gedrängt. Dadurch können
Dampfblasen aus der Druckleitung 14 schnell entfernt werden,
was bei einem Heißstart zu einem raschen Aufbau des Drucks
in der Druckleitung 14 wesentlich beiträgt. Da über die
Drossel 80 ein Teil des Kraftstoffs in den Kraftstoff
vorratsbehälter 2 abströmen kann, wird von der zweiten
Kraftstoffpumpe 12 weniger Kraftstoff im Kurzschlußbetrieb
umgepumpt. Dies macht sich insbesondere im Leerlauf und im
Bereich der Teillast günstig bemerkbar. Bei der in der
Fig. 8 dargestellten Ausführung ist die Gefahr einer
Kavitation auf der Niederdruckseite 12n der zweiten Kraft
stoffpumpe 12 wesentlich gemindert, und es wird beim
Abstellen der Brennkraftmaschine eine Dampfblasenbildung in
der Druckleitung 14 wesentlich verringert.
Das Druckventil 50 ist nach dem Speicherraum 44 angeordnet.
Dies erlaubt ein Umpumpen des Kraftstoffs durch den
Speicherraum 44, wodurch die Spülung der Druckleitung 14
wesentlich effektiver wird.
Bei dem in der Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel
besteht die Möglichkeit, über die erste Kraftstoffpumpe 6
sowie über die zweite Kraftstoffpumpe 12 die Druckleitung 14
zu spülen, wobei der gegebenenfalls vorhandene Dampf vor
zugsweise über die Drossel 80 zum Kraftstoffvorratsbehälter
2 strömt. Die Drossel 80 ist so dimensioniert, daß der im
Normalbetrieb durch die Rückleitung 52′′′ zum Kraftstoff
vorratsbehälter 2 fließende Kraftstoff so gering ist, daß es
zu keiner nennenswerten Aufheizung des Inhalts des Kraft
stoffvorratsbehälters 2 kommt. Durch diese in den Kraft
stoffvorratsbehälter 2 zurückfließende Kraftstoffmenge ist
sichergestellt, daß auch bei extremem Kurzschlußbetrieb von
der ersten Kraftstoffpumpe 6 eine ausreichende Kraftstoff-
Mindestmenge über die Kraftstoffverbindung 10 in die Druck
leitung 14 eingespeist wird. Dadurch wird auch bei dem
extremen Kurzschlußbetrieb eine zu starke Aufheizung des
Kraftstoffs in der Druckleitung 14 verhindert. Der extreme
Kurzschlußbetrieb stellt sich dann ein, wenn die Brennkraft
maschine mit hoher Drehzahl läuft, aber wegen geringer
Belastung kein oder wenig Kraftstoff über die Kraftstoff
ventile 16 abgespritzt wird.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung kann die Drossel 80 mit einer veränderbaren
Drosselquerschnittsfläche versehen sein. Die Drossel 80 kann
so ausgeführt sein, daß die wirksame Drossel
querschnittsfläche je nach Betriebsbedingung, bzw. je nach
Bedarf größer oder kleiner wird. Man kann beispielsweise den
die Drosselquerschnittsfläche begrenzenden Werkstoff so aus
wählen, daß dieser Werkstoff einen bestimmten definierten
Wärmedehnungskoeffizienten besitzt. Den Werkstoff kann man
vorzugsweise so auswählen, daß sich mit steigender
Temperatur des Kraftstoffs die Gestalt des Werkstoffs so
verändert, daß die Drosselquerschnittsfläche größer wird.
Dadurch wird die zum Kraftstoffvorratsbehälter 2 strömende
Kraftstoffmenge mit steigender Temperatur größer.
Man kann die Drossel 80 beispielsweise auch mit einem ver
stellbaren Ventilkörper versehen, wobei die Drossel 80 so
ausbildet ist, daß sich bei einer Verstellung des Ventil
körpers die Größe der Drosselquerschnittsfläche verändert.
Ein vom Kraftstoff umspültes, sogenanntes Dehnstoffelement
betätigt den Ventilkörper. Das Dehnstoffelement verstellt
den Ventilkörper in der Weise, daß mit steigender Temperatur
die Drosselquerschnittsfläche größer wird. Es kann auch
daran gedacht werden, den Ventilkörper ggf. über einen
Elektromagneten temperaturabhängig zu steuern.
Die Fig. 9 zeigt ein weiteres, bevorzugt ausgewähltes,
besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel.
Bei dem in der Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel
wird der durch die Rückleitung 52′′′ in den Kraftstoff
vorratsbehälter 2 strömende Kraftstoff im wesentlichen nur
im Bereich der im Pumpengehäuse 12g vorgesehenen Drossel 80
gedrosselt.
Bei dem in der Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel
umfaßt die Drossel 80 eine erste Drosselstelle 80a und eine
zweite Drosselstelle 80b. Die erste Drosselstelle 80a
befindet sich im Bereich der zweiten Kraftstoffpumpe 2, und
die zweite Drosselstelle 80b ist am Ende der Rückleitung
52′′′ bzw. im Bereich des Endes der Rückleitung 52′′′ ange
ordnet. Da die Drossel 80 zwei Drosselstellen 80a, 80b
umfaßt, oder sogar mehr als zwei in Reihe geschaltete
Drosselstellen, kann die Drosselquerschnittsfläche der
einzelnen Drosselstelle 80a, 80b bei gleicher Gesamtwirkung
etwas größer sein, was die Schmutzempfindlichkeit der
Drossel 80 wesentlich reduziert. Zusätzlich wird durch die
zweite Drosselstelle 80b im Bereich des Kraftstoffvorrats
behälters 2 der Druck in der zum Kraftstoffvorratsbehälter 2
führenden Rückleitung 52′′′ etwas angehoben, so daß der
Kraftstoff in dieser Rückleitung 52′′′ weniger ausdampft,
wodurch sich der Wärmeübergang vom Kraftstoff an die
Umgebung wesentlich verbessert, was zu einer weiter ver
besserten Kühlung des Kraftstoffs führt. Auch bei dem in der
Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Drossel
stelle 80a und/oder die Drosselstelle 80b, wie in der Fig.
8 gezeigt, vorzugsweise temperaturabhängig veränderbar sein.
Die Fig. 10 zeigt ein weiteres, bevorzugt ausgewähltes,
vorteilhaftes Ausführungsbeispiel. In der Fig. 11 ist, der
besseren Übersichtlichkeit wegen, ein Ausschnitt aus der
Fig. 10 mit geändertem Maßstab nochmals wiedergegeben.
Bei dem in den Fig. 10 und 11 dargestellten Ausführungs
beispiel ist die Drossel 80 druckabhängig veränderbar.
Die Drossel 80 ist in der Rückleitung 52′′′, in
Strömungsrichtung betrachtet, hinter der Abzweigung 52a
vorgesehen. Die Drossel 80 umfaßt einen konstanten
Drosselquerschnitt 80d und einen veränderbaren
Drosselquerschnitt 80e (Fig. 11).
Zur Veränderung des veränderbaren Drosselquerschnitts 80e
ist in einem Ventilgehäuse 80f ein Ventilglied 80g ver
schiebbar gelagert. Im Ventilgehäuse 80f ist noch ein
Ventilsitz 80h, eine Ventilfeder 80i und ein Druckraum 80k
vorgesehen. Das Ventilgehäuse 80f und das Pumpengehäuse 12g
sind vorzugsweise körperlich in einem gemeinsamen Block
zusammengefaßt.
Ein Bypass 80m (Fig. 11) zweigt, in Strömungsrichtung
betrachtet, vor dem konstanten Drosselquerschnitt 80d aus
der Rückleitung 52′′′ ab. Der Bypass 80m führt durch das
Ventilgehäuse 80f und mündet, in Strömungsrichtung
betrachtet, hinter dem konstanten Drosselquerschnitt 80d in
die Rückleitung 52′′′. Das Ventilglied 80g ist innerhalb des
Ventilgehäuses 80f axial verschiebbar. Die Ventilfeder 80i
ist bestrebt, das Ventilglied 80g vom Ventilsitz 80h abzu
heben. Wenn das Ventilglied 80g vom Ventilsitz 80h abgehoben
hat, dann ist der Bypass 80m geöffnet. Liegt das Ventilglied
80g am Ventilsitz 80h an, dann ist der Bypass 80m
geschlossen. Der Druck im Druckraum 80k wirkt auf das
Ventilglied 80g und kann das Ventilglied 80g entgegen der
Ventilfeder 80i gegen den Ventilsitz 80h betätigen. Der
Druckraum 80k ist über eine Steuerleitung 80s mit der Hoch
druckseite 12h bzw. an einer geeigneten Stelle mit der
Druckleitung 14 verbunden (Fig. 10). Der Druck im
Leitungsabschnitt 42 bzw. im Speicherraum 44 wirkt über die
Steuerleitung 80s im Druckraum 80k auf das Ventilglied 80g
(Fig. 11). Je nach Höhe des Drucks im Druckraum 80k ist der
Bypass 80m geöffnet oder geschlossen. Abhängig davon ist der
Gesamtdurchflußwiderstand durch die druckabhängig
veränderbare Drossel 80 mehr oder weniger groß.
Beim Starten der Brennkraftmaschine ist der Druck in der
Druckleitung 14 null bzw. niedrig, so daß das Ventilglied
80g vom Ventilsitz 80h abgehoben hat und der Bypass 80m
geöffnet ist. Somit kann beim Starten der Brennkraftmaschine
der überwiegende Teil des Kraftstoffs über die Drossel 80 in
den Kraftstoffvorratsbehälter 2 abströmen, was eine günstige
Möglichkeit zum Spülen der Druckleitung 14, insbesondere des
Speicherraums 44, schafft. Während des Starts der Brenn
kraftmaschine steigt der Druck in der Druckleitung 14. Mit
Überschreiten eines bestimmten Drucks in der Druckleitung 14
bzw. im Druckraum 80k bewegt sich das Ventilglied 80g gegen
den Ventilsitz 80h und schließt den Bypass 80m. Dadurch
steigt der Durchflußwiderstand durch die Drossel 80 an. Dies
führt dazu, daß die zum Kraftstoffvorratsbehälter 2
abströmende Kraftstoffmenge kleiner wird und ein erheblicher
Teil des Kraftstoffs durch das Rückschlagventil 74 in die
Kraftstoffverbindung 10 gelangt.
Dies hat den Vorteil, daß beim Starten der Brennkraft
maschine eine gute Spülung der Druckleitung 14 möglich ist,
und während des normalen Betriebs der Brennkraftmaschine
wird der Kraftstoff im Kraftstoffvorratsbehälter 2 weniger
stark erwärmt, wie dies der Fall wäre, wenn sämtlicher über
schüssig geförderter Kraftstoff in den Kraftstoffvorrats
behälter 2 zurückgeführt würde.
Die Fig. 12 zeigt denselben Bereich aus der Fig. 10 wie
die Fig. 11, jedoch mit einigen beispielhaft ausgewählten
Abwandlungen.
Bei dem in der Fig. 12 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der konstante Drosselquerschnitt 80d in den Bereich des
veränderbaren Drosselquerschnitts 80e integriert. Man kann
beispielsweise den Ventilsitz 80h mit einer Kerbe versehen,
damit auch bei vollständig gegen den Ventilsitz 80h
betätigtem Ventilglied 80g Kraftstoff durch die Kerbe
strömen kann, so daß die Drossel 80 nicht vollständig
geschlossen wird.
Auch bei dem in der Fig. 10 dargestellten Ausführungs
beispiel kann in der Rückleitung 52′′′ im Bereich des
Kraftstoffvorratsbehälters 2 eine Drosselstelle vorgesehen
sein, die der in der Fig. 9 gezeigten zweiten Drosselstelle
80b entspricht.
Der Druck im Druckraum 80k, der vorhanden sein muß, um das
Ventilglied 80g gegen den Ventilsitz 80h zu betätigen, kann
durch entsprechende Wahl der Ventilfeder 80i bzw. des vom
Druck im Druckraum 80k beaufschlagten Querschnitts des
Ventilglieds 80g beliebig festgelegt werden.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß insbesondere auch eine
Kombination des in der Fig. 8 und des in der Fig. 10 dar
gestellten Ausführungsbeispiels möglich ist. Es kann
beispielsweise die Drossel 80 so ausgebildet sein, daß sie
druckabhängig (Fig. 10) und auch temperaturabhängig
(Fig. 8) steuerbar ist.
Bei dem in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel
zweigt die Rückleitung 52′ unmittelbar im Bereich der Hoch
druckseite 12h aus der Druckleitung 14 ab. Dies bietet den
Vorteil besonders kurzer Leitungswege. Bei den in den
Fig. 1, 2, 6, 8, 9, 10 dargestellten Ausführungs
beispielen zweigen die Rückleitungen 52, 52′′, 52′′′ so weit
hinten, in Strömungsrichtung betrachtet, aus der Druck
leitung 14 ab, daß ein wirkungsvolles Spülen der Druck
leitung 14, insbesondere auch des Speicherraumes 44, möglich
ist.
Claims (21)
1. Kraftstoffversorgungsanlage zum Zuliefern von Kraftstoff für
eine Brennkraftmaschine, mit einem Kraftstoffvorratsbehälter,
einer ersten Kraftstoffpumpe (6), einer zweiten Kraftstoffpumpe
(12) und mit mindestens einem Kraftstoffventil, wobei die erste
Kraftstoffpumpe (6) den Kraftstoff aus dem
Kraftstoffvorratsbehälter in eine Kraftstoffverbindung fördert
und die zweite Kraftstoffpumpe (12) den Kraftstoff aus der
Kraftstoffverbindung über eine Druckleitung zum Kraftstoffventil
fördert, über das der Kraftstoff zumindest indirekt in einen
Brennraum der Brennkraftmaschine gelangen kann, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Entlastungseinrichtung (33, 33a, 33b,
33′) vorgesehen ist, durch die der Druck des Kraftstoffs in der
Druckleitung (14) in Abhängigkeit von einer Betriebsbedingung
der Brennkraftmaschine absenkbar ist.
2. Kraftstoffversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Entlastungseinrichtung (33, 33a, 33b)
den Kraftstoff aus der Druckleitung (14) über die
Kraftstoffverbindung (10) in den Kraftstoffvorratsbehälter (2)
führt.
3. Kraftstoffversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Entlastungseinrichtung (33, 33b) den
Kraftstoff aus der Druckleitung (14) in die Kraftstoffverbindung
(10) führt.
4. Kraftstoffversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kraftstoff aus der Druckleitung (14)
durch die Entlastungseinrichtung (33′) unter Umgehung der
Kraftstoffverbindung (10) in den Kraftstoffvorratsbehälter (2)
geführt wird.
5. Kraftstoffversorgungsanlage nach nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Entlastungseinrichtung (33′, 33v) elektrisch steuerbar ist.
6. Kraftstoffversorgungsanlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckleitung (14)
ein Speicherraum (44) vorgesehen ist.
7. Kraftstoffversorgungsanlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine einen Speisedruck in
der Kraftstoffverbindung (10) beeinflussende Ventileinrichtung
(30, 30c, 30d) vorgesehen ist, die den Speisedruck in
Abhängigkeit von der Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine
verändert.
8. Kraftstoffversorgungsanlage nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (30, 30c) in
Abhängigkeit der Betriebsbedingung zwecks Verändern des
Speisedrucks elektrisch ansteuerbar ist.
9. Kraftstoffversorgungsanlage nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (30, 30d) einen vom
durch die Ventileinrichtung (30, 30d) strömenden Durchflußstrom
des Kraftstoffs abhängigen Durchflußwiderstand besitzt.
10. Kraftstoffversorgungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (30, 30c,
30d) in einer von der Kraftstoffverbindung (10) in den
Kraftstoffvorratsbehälter (2) führenden Kraftstoffleitung (22)
vorgesehen ist.
11. Kraftstoffversorgungsanlage nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Kraftstoffleitung (22) wirkungsmäßig
in Reihe zur Ventileinrichtung (30, 30c, 30d) ein
Drucksteuerventil (26) vorgesehen ist.
12. Kraftstoffversorgungsanlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Durchlaßeinrichtung
(40, 40′) vorgesehen ist, durch die die erste Kraftstoffpumpe
(6), ohne von der zweiten Kraftstoffpumpe (12) wesentlich
behindert zu sein, in die Druckleitung (14) fördern kann.
13. Kraftstoffversorgungsanlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf der Druck
leitung (14) ein ein Strömen des Kraftstoffs aus Richtung des
Kraftstoffventils (16) in Richtung der zweiten Kraftstoffpumpe
(12) im wesentlichen verhinderndes Druckhalteventil (64) und ein
zwischen der zweiten Kraftstoffpumpe (12) und dem
Druckhalteventil (64) abzweigendes Druckschaltventil (66) vorge
sehen sind.
14. Kraftstoffversorgungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis
13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (30) ein
durch Steuersignale blockierbarer Druckregler (70) ist.
15. Kraftstoffversorgungsanlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus der Druckleitung
(14) in die Kraftstoffverbindung (10) führende Rückleitung (52′,
52′′) vorgesehen ist.
16. Kraftstoffversorgungsanlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus der Druckleitung
(14) in den Kraftstoffvorratsbehälter (2) führende Rückleitung
(52, 52′′′) vorgesehen ist.
17. Kraftstoffversorgungsanlage nach Anspruch 15 und 16, dadurch
gekennzeichnet, daß in der in die Kraftstoffverbindung (10)
führenden Rückleitung (52′, 52′′) ein Rückschlagventil (74) und
in der in den Kraftstoffvorratsbehälter (2) führenden
Rückleitung (52, 52′′′) eine Drossel (80, 80a, 80b, 80d, 80e)
vorgesehen sind.
18. Kraftstoffversorgungsanlage nach Anspruch 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Drossel (80, 80a) temperaturabhängig
steuerbar ist.
19. Kraftstoffversorgungsanlage nach Anspruch 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (80, 80e) druckabhängig
steuerbar ist.
20. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer
Kraftstoffversorgungsanlage zum Zuliefern von Kraftstoff, die
einen Kraftstoffvorratsbehälter, eine erste Kraftstoffpumpe (6),
eine zweite Kraftstoffpumpe (12) und mindestens ein
Kraftstoffventil umfaßt, wobei die erste Kraftstoffpumpe (6) den
Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter in eine
Kraftstoffverbindung fördert und die zweite Kraftstoffpumpe (12)
den Kraftstoff aus der Kraftstoffverbindung über eine
Druckleitung zum Kraftstoffventil fördert, über das der
Kraftstoff zumindest indirekt in einen Brennraum der
Brennkraftmaschine gelangen kann, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Entlastungseinrichtung (33, 33a, 33b, 33′) vorgesehen ist,
durch die der Druck des Kraftstoffs in der Druckleitung (14) in
Abhängigkeit von einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine
abgesenkt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die
Entlastungseinrichtung (33′, 33v) elektrisch angesteuert ist.
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