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Die
Erfindung betrifft ein Druckfluid-Versorgungssystem, insbesondere
für ein
Kraftstoff-Einspritzsystem beispielsweise für eine Dieselbrennkraftmaschine,
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Derartige
Druckfluid-Versorgungssysteme werden als Common-Rail (CR-)-Systeme
bezeichnet, bei denen die einzelnen Verbraucher, d.h. bei Kraftstoff-Einspritzsystemen
die einzelnen Einspritzdüsen
an eine gemeinsame, von der Hochdruckpumpe gespeiste Hochdruckleitung
angeschlossen sind. Gemäß einer
bekannten Version, wie sie beispielsweise in der
DE 41 26 640 A1 beschrieben
ist, ist an die Common-Rail ein Proportional-Druckbegrenzungsventil
angeschlossen, das die Funktion hat, jeweils soviel von der Pumpe
geförderten
Kraftstoff zurückfließen zu lassen,
daß sich
in der Common-Rail der
jeweils gewünschte
Druck einstellt. Diesem Druckbegrenzungsventil kann auch die Aufgabe übertragen
werden, bei Fehlern im System den Druck in der Common-Rail schnell
auf einen niedrigeren Wert abzubauen.
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Nachteilig
bei diesem bekannten System sind die Energieverluste aufgrund des über das Druckbegrenzungsventil
abströmenden
Druckfluids bzw. Kraftstoffs. Günstiger
ist es, den Druck in der Common-Rail durch eine variable Fördermenge
der Hochdruckpumpe zu variieren. Ein CR-System mit dieser Art von
Drucksteuerung ist aus der
EP
0 299 337 A2 bekannt und bildet den Oberbegriff des Patentanspruchs
1. Die variable Fördermenge
des Druckfluids und damit die Anpassung des Drucks in der Common-Rail
bzw. der gemeinsamen Hochdruckleitung an den Druckfluidbedarf der
Verbraucher erfolgt über
eine der Hochdruckpumpe vorgeschaltete Saugdrossel, die unter Zuhilfenahme
eines von einem Drucksensor in der Common-Rail erfaßten Druckwerts
entsprechend eingestellt wird, daß der erfaßte Druck den gewünschten
Wert an nimmt. Es ist auch weiterhin ein an die Common-Rail angeschlossenes
Druckbegrenzungsventil vorgesehen, das jedoch nur noch zur Maximaldruckbegrenzung
dient.
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Bei
dem Druckfluid-Versorgungssystem der Common-Rail-Bauart gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 ist nachteilig, daß dann,
wenn im System ein Notfall, beispielsweise ein Klemmen einer Injektionsnadel
festgestellt wird oder wenn eine sehr schnelle Anpassung an eine
geringere Last und damit die Einstellung auf einen geringeren Einspritzdruck
erforderlich wird, der Druck in der Common-Rail nicht schnell genug abgebaut werden
kann.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Druckfluid-Versorgungssystem
insbesondere für
ein Kraftstoff-Einspritzsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 derart weiterzubilden, daß mit
geringem vorrichtungstechnischen Aufwand bei Auftreten von Notfällen am
System ein schnellerer Druckabbau ermöglicht wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird an
die Common-Rail, die über
eine sauggedrosselte Pumpe gespeist wird, ein Druckentlastungsventil
angeschlossen, das im Notfall, d.h. beim Auftreten von Ereignissen,
die in äußerst kurzer
Zeit einen Druckabbau in der Common-Rail erfordern, aktivierbar
ist, und zwar vorzugsweise in Abbhängigkeit von den Druck- oder
Durchströmungsverhältnissen
im Bereich der Saugdrossel. Fehlbeanspruchungen des Druckfluid-Versorgungssystems
einerseits und des zugeordneten Aggregats wie z.B. des Motors andererseits,
können
auf diese Weise wirksam ausgeschlossen werden. Aufgrund der Aktivierung
des Druckentlastungsventils in Abhängigkeit von den Druck- und/oder Durchströmungsverhältnissen
im Bereich der Saugdrossel läßt sich
der vorrichtungs- und insbesondere der schaltungstechnische Aufwand
klein halten, in dem der Ansteuerungszustand der Saugdrossel zur
Erzeugung eines geeigneten Stellsignals für das Druckentlastungsventil
nutzbar wird. Die erfindungsgemäße Gestaltung
des Druckfluid-Versorgungssystems sorgt somit für eine wirksame Absicherung
bei Feststellung eines Notfalls am System, ohne daß ein zusätzliches
und aufwendiges Hochdruckentlastungsventil mit Magnetbetätigung (DBE-Ventil)
vorgesehen werden müßte.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Weiterbildung des Patentanspruchs 2 hat den Vorteil, daß die Anzahl
der bewegten Teile verringerbar ist, in dem die Bewegung der Saugdrossel
als Stellbewegung für
das Druckentlastungsventil herangezogen wird.
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Eine
weitere Vereinfachung des Aufbaus ergibt sich mit der Weiterbildung
des Anspruchs 3, in dem dem Stellelement für die Saugdrossel gleichzeitig
die Aufgabe der Betätigung
des Druckentlastungsventils übertragen
wird.
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Wenn
das Druckentlastungsventil erst nach Überschreiten eines Grenz-Stellwegs
der Saugdrossel anspricht, ergibt sich eine erhöhte Funktionssicherheit des
Druckfluid-Versorgungssystems. Es kann mit diesen Maßnahmen
zuverlässig
sichergestellt werden, daß das
Druckentlastungsventil tatsächlich
nur in Notfällen
und nicht im Bereich gewöhnlicher
Stellbewegungen der Saugdrossel ausgelöst wird.
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Die
Nutzung der Stellbewegung der Saugdrossel zur Aktivierung des Druckentlastungsventils
läßt sich
besonders einfach dann realisieren, wenn das Stellelement der Saugdrossel
gemäß Anspruch
6 von einem Schieberkolben gebildet ist.
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Es
hat sich gezeigt, daß es
zur wirksamen Absicherung des CR-(Common-Rail)Systems durch bedarfsweisen
schnellen Druckabbau vollkommen genügt, das Druckentlastungsventil
als Sitzventil auszubilden, dessen Ventilkörper gemäß der vorteilhaften Weiterbildung
des Anspruchs 7 vom Stellelement der Saugdrossel gegen eine Rückstellkraft
aufstoßbar
ist.
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Um
die Energieaufnahme des Antriebs für das Stellelement der Saugdrossel
selbst für
den Fall begrenzen zu können,
daß der
Ventilkörper
des Druckentlastungsventils gegen eine sehr hohe Druckkraft der
Common-Rail zu verschieben ist, ist die Weiterbildung gemäß Anspruch
10 von besonderem Vorteil. Die kinetische Energie des Stellelements
der Saugdrossel wird hier zur Unterstützung der Entsperrung des Druckentlastungsventils
genutzt. Der Antrieb für
das Stellelement der Saugdrossel, beispielsweise die Magnetkraft
kann auf diese Weise verhältnismäßig klein
gehalten werden, wobei dennoch eine ausreichende Aufsteuerkraft
bereitgestellt wird, in dem das Stellelement der Saugdrossel mit
Anlaufstrecke gegen den den Hochdruck absperrenden Ventilkörper schlägt. Selbstverständlich ist
es auch möglich,
zum Abheben des Ventilkörpers
eine andere Kraftübersetzung
heranzuziehen, beispielsweise eine Hubhilfe.
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Eine
weitere Möglichkeit
der Realisierung der erfindungsgemäßen Aktivierung des Druckentlastungsventils
ist Gegenstand des Anspruchs 13. Gemäß dieser Weiterbildung wird
das Druckentlastungsventil dann aktiviert, wenn die Durchströmungsmenge
der Saugdrossel einen bestimmten Wert unterschreitet. Zur Ableitung
eines geeigneten Stellsignals für
das Druckentlastungsventil kann hierbei auch der Druckstrom ab der
Hochdruckpumpe herangezogen werden, wenn das Druckentlastungsventil
zwischen Common-Rail und Hochdruckpumpe geschaltet wird.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung eines solchen Druckentlastungsventils
ist Gegenstand des Anspruchs 15. Dabei wird in vorteilhafter Weise
von dem Drosseleffekt des im Ventilkörper eingebauten Rückschlagventils
Gebrauch gemacht. Der Ventilkörper
sperrt die Common-Rail solange ab, bis im Förderbetrieb der Hochdruckpumpe
am Rückschlagventil
ein Druckabbau stattfindet. Wenn die Saugdrossel sperrt, so wird
die Fördermenge
der Hochdruckpumpe zu Null, woraufhin das Rückschlagventil schließt und der
Druck in der Common-Rail
den Ventilkörper öffnet und
eine Verbindung zum Tank herstellt.
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Die
Ausgestaltung gemäß Anspruch
16 hat den weiteren Vorteil, daß mit
einfachen Mitteln im Förderbetrieb
der Hochdruckpumpe eine Differenz der druckbeaufschlagten Flächen zu
beiden Seiten des Ventilkörpers
bereitgestellt wird, mit der die Zuhaltung des Ventilglieds unterstützt wird.
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Das
Druckentlastungsventil kann gemäß der weiteren
Variante nach Anspruch 18 auch in Abhängigkeit vom Druckstrom auf
der Saugdrossel aktiviert werden, was Gegenstand des Anspruchs 18
ist. Diese Variante zeichnet sich insbesondere dann durch eine gute
Ansprechcharakteristik aus, wenn die Saugdrossel zwischen einer
Vorförderpumpe
und der Hochdruckpumpe angeordnet wird. Wenn somit beim Auftreten
einer Notfallsituation die Vorförderpumpe abgeschaltet
wird, wird die Steuerkammer des Druckentlastungsventils schlagartig
entlastet, so daß das
Druckentlastungsventil öffnet.
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Es
ist schließlich
auch möglich,
das Druckentlastungsventil gemäß Anspruch
19 in Abhängigkeit
vom Druckstrom ab der Saugdrossel zu aktivieren. Dabei wird von
dem Effekt Gebrauch gemacht, daß dieser
Druck nach dem Zusteuern der Saugdrossel und bei anhaltender Antriebsbewegung
der Hochdruckpumpe schnell absinkt und somit in kürzester Zeit
ein starkes Stellsignal für
die Steuerkammer des Druckentlastungsventils bereitgestellt wird.
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Die
Ausgestaltung des Druckentlastungsventils gemäß Anspruch 21 eröffnet die
Möglichkeit einer
günstigen
Kraftübersetzung.
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Die
Dynamik des Entlastungsventils läßt sich mit
der Weiterbildung des Anspruchs 23 noch steigern.
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Nachstehend
werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
hydraulischen Schaltkreis des Druckfluid-Versorgungssystems in der
Ausgestaltung als Common-Rail
(CR)-Kraftstoff-Einspritzsystem mit magnetbetätigter Saugdrosselregelung
und Notfall-Druckentlastung;
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2 ein
Detail einer weiteren Ausführungsform
des Druckfluid-Versorgungssystems in einer etwas abgewandelten Ausgestaltung
der Ansteuerung des Druckentlastungsventils;
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3 eine
Variante des Druckfluid-Versorgungssystems mit einer Abwandlung
der Ansteuerung des Druckentlastungsventils;
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4 eine
konkrete Ausführungsform
der Ansteuerung des Druckentlastungsventils mit einer mechanischen
Kopplung zwischen einem Stellelement der Saugdrossel und einem Stößel für den Ventilkörper des
Druckentlastungsventils;
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5 eine
weitere Ausführungsform
des Druckfluid-Versorgungssystems
mit einem abgewandelten Steuerteil für das Druckentlastungsventil;
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6 die
Einzelheit VI in 5;
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7 eine
weitere Ausführungsform
des Druckfluid-Versorgungssystems
mit einer abgewandelten Ausgestaltung und Aktivierung des Druckentlastungsventils;
und
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8 einen
der 7 ähnlichen
Ausschnitt des Hydraulikkreises für das Druckfluid-Versorgungssystem
mit einer abgewandelten Ansteuerung des Druckentlastungsventils.
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1 zeigt
schematisch den Hydraulikkreis für
ein Kraftstoff-Einspritzsystem einer Dieselbrennkraftmaschine, wobei
des Kraftstoff-Einspritzsystem als "Common-Rail"-System
(CR-System) ausgebildet ist. Mit dem Bezugszeichen 10 ist
eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine, beispielsweise eine Dieselbrennkraftmaschine
gezeigt, der eine Reihe von Kraftstoff-Einspritzdüsen 121 bis 12n zugeordnet
sind. die Einspritzdüsen
sind an eine gemeinsame Hochdruckleitung 14, d.h. an eine
sogenannte "Common-Rail" angeschlossen, die
von einer Hochdruckpumpe 16 gespeist ist. Die Hochdruckpumpe 16 wird vorzugsweise
von einer Radialkolbenpumpe gebildet. Mit 17 ist ein Speicher
bezeichnet, der an die Common-Rail 14 angeschlossen ist.
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Mit
dem Bezugszeichen 18 ist eine elektronische Steuereinheit
bezeichnet, mit der über
die elektrischen Steuerleitungen 201 bis 20n die Einspritzdüsen 121 bis 12n angesteuert werden. Die Ansteuerung
erfolgt in Abhängigkeit
von verschiedenen Parametern, beispielsweise von Betriebsparametern
wie z.B. der Drehzahl der Brennkraftmaschine 10, was durch
einen Meßwertaufnehmer 22 angedeutet
ist, dessen Signal über
die Leitung 24 auf die elektronische Steuereinheit 18 gegeben
wird. Ein weiteres Eingangssignal für die elektrische Steuereinheit 18 wird
von einem Gaspedal 26 abgegriffen, dessen Stellung in Verbindung
mit den weiteren Eingangsgrößen der
Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 10 den Einspritzzeitpunkt,
die Einspritzdauer und den Einspritzdruck festlegt.
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Zur
Verringerung der Energieverluste wird der Einspritzdruck und damit
der Druck in der Common-Rail 14 durch eine variable Födermenge
der Hochdruckpumpe 16 gesteuert. Es wird bei dieser Steuerung
nur soviel Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 16 in die
Common-Rail 14 verdrängt,
wie dies zur Einstellung des Solldrucks in der Common-Rail 14 benötigt wird.
Zu diesem Zweck ist in der Saugleitung der Hochdruckpumpe 16 eine
variable Saugdrossel 28 vorgesehen, deren Druchflußquerschnitt über ein
Verstellteil 30 in Abhängigkeit
eines Signals in der Steuerleitung 32 derart veränderbar
ist, daß sich
in der Common-Rail 14 ein gewünschter Solldruck einstellt,
der von einem Drucksensor 34 gemessen und über die
Signalleitung 36 auf die elektronische Steuereinheit 18 gegeben
wird. Auf diese Weise wird mit Hilfe einer Saugdrosselregelung der Druck
in der Common-Rail 14 mit geringen Energieverlusten einstellbar.
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Mit
dem Bezugszeichen 38 ist eine Vorförderpumpe bezeichnet, die das
Druckfluid, d.h. den Kraftstoff über
die Saugdrossel 28 der Hochdruckpumpe 16 zuführt. Der
Druck stromab der Vorförderpumpe 38 ist über ein
Rückschlagventil 40 abgesichert.
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Die
Besonderheit des in 1 gezeigten Hydraulikkreises
des Druckfluid-Versorgungssystems besteht in der mit strichpunktierten
Linien hervorgehobenen Einrichtung zur Regelung und schnellen Druckentlastung
der Common-Rail bei einem eventuell auftretenden Notfall am System.
Ein solcher Notfall liegt beispielsweise dann vor, wenn eine Injektionsnadel
einer Einspritzdüse 121 bis 12n klemmen sollte
oder wenn aus anderen Gründen
eine extrem schnelle Anpassung an eine geringere Last und damit
die schnelle Einstellung eines geringeren Einspritzdrucks erforderlich wird.
Kern dieser zusätzlichen
Einrichtung ist ein mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnetes
Druckentlastungsventil, das in einer von der Common-Rail 14 zu
einem Tank 42 führenden
Leitung 44 angeordnet und – wie mit gestrichelten Linien
angedeutet – über ein
Stellsignal unter Zwischenschaltung einer mit strichpunktierten
Linien angedeuteten Signalumformungseinrichtung 46 in Abhängigkeit
von dem Druck- und/oder
Durchströmungsverhältnissen
im Bereich der Saugdrossel 28 aktivierbar ist. Diese Abhängigkeit
von den Druck- und/oder Durchströmungsverhältnissen
ist durch die gestrichelten Linien 481 bis 484 angedeutet.
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Das
in 1 gezeigte Druckfluid-Versorgungssystem hat durch
die Aktivierbarkeit des Druckentlastungsventils 50 in Abhängigkeit
von den Druck- und/oder Durchströmungsverhältnissen
im Bereich der Saugdrossel 28 den besonderen Vorteil, daß mit einem
sehr kleinen schaltungstechnischen Zusatzaufwand beim Auftreten
eines Notfalls im CR-System eine schnelle und zuverlässige Druckentlastung
der Common-Rail 14 sichergestellt werden kann, wobei das
Stellsignal in der Leitung 32 für die Saugdrossel 28 nutzbar
ist. Dies führt
gleichzeitig zu dem besonderen Vorteil, daß Betriebszustände wirksam
ausgeschlossen sind, in denen die Hochdruckpumpe 16 noch
ausreichend mit Kraftstoff versorgt wird, jedoch gleichzeitig das
Druckentlastungsventil 50 geöffnet ist, was zu unerwünschten
Energieverlusten führen
würde.
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Anhand
der 2 soll eine erste konkrete Ausführungsform
der Aktivierungsmimik für
das Druckentlastungsventil beschrieben werden. Zur Beschreibung
dieser Ausgestaltung werden der Einfachheit halber ähnliche
Bezugszeichen für
Komponenten verwendet, die den Bauteilen des Druckfluid-Versorgungssystems
gemäß 1 ähnlich sind, wobei
eine "1" vorangestellt ist.
Die Darstellung gemäß 2 läßt erkennen,
daß das
Druckentlastungsventil 150 mit einem Stellglied 154 der
variablen Saugdrossel 128 über eine mechanische Kopplung 152 in
Verbindung steht, und zwar der art, daß das Druckentlastungsventil 150 durch
die Bewegung des Stellglieds 154 über den Saugdruckregelungsbereich hinaus
aus einer Schließstellung
A in eine Durchgangsstellung B verschiebbar ist, was zu einer schnellen
Druckentlastung der Common-Rail 114 führt. Die Kopplung zwischen
dem Stellglied 154 und einem Ventilkörper des Druckentlastungsventils 150 hat
dabei den vorteilhaften Nebeneffekt, daß die Saugdrossel 128 im
Moment der Aufsteuerung des Druckentlastungsventils 150 regelmäßig so weit
geschlossen ist, daß die
Hochdruckpumpe 116 den Druckabbau in der Common-Rail 114 nicht
mehr verzögern
kann.
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3 zeigt
eine Variante der Ansteuerung des Druckentlastungsventils. Zur Vereinfachung
der Beschreibung sind auch hier für Komponenten, die den Bauteilen
der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele
entsprechen, ähnliche
Bezugszeichen zugeordnet, denen eine "2" vorgeschaltet
ist.
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Auch
bei dieser Ausgestaltung ist das Druckentlastungsventil 250 durch
eine mechanische Kopplung 252 mit dem Stellelement 254 der
Saugdrossel 228 verbunden. Das Stellelement 254 der
Saugdrossel 228 ist hier von einem Ventilschieber eines
stetig verstellbaren 2/2-Wegeventils gebildet, das über ein Steuerteil 256 angesteuert
ist. In 3 ist dieses Steuerteil hydraulisch
betätigt.
Es soll jedoch an dieser Stelle hervorgehoben werden, daß es vorzuziehen
ist, die Saugdrossel 228 elektrisch, d.h. mit Magnetbetätigung,
anzusteuern. Diese Variante ist Gegenstand der in 4 gezeigten
Ausgestaltung.
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Bei
dieser Variante sind Bauteile, die den Elementen der zuvor beschriebenen
Ausführungsformen
entsprechen, mit ähnlichen
Bezugszeichen versehen, denen jedoch eine "3" vorangestellt
ist.
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Bei
der Variante gemäß 4 ist
das Verstellteil 330 von einem Elektromagnet gebildet,
dessen Magnetanker 358 mit einem Schieberkolben 354 der
Verstelldrossel 328 in Anlagekontakt steht. Eine Eindrehung 360 bildet
eine Steuerkante 362 zur Einstellung einer variablen Drossel
im Zusammenwirken mit einer Gehäusebohrung 364 aus, über die
Kraftstoff von der Vorförderpumpe 338 zur
Hochdruckpumpe 316 gefördert
wird. Das Gehäuse
ist mit 366 bezeichnet und nimmt gleichzeitig das Druckentlastungsventil 350 auf,
das von einem Sitzventil gebildet ist. Der Ventilkörper des
Druckentlastungsventils 350 ist von einer Kugel 366 gebildet,
die mittels einer Feder 368 gegen einen Ventilsitz 370 gedrückt wird. Hinter
dem Ventilsitz 370 ist eine Axialbohrung 371 ausgebildet,
durch die sich eine stößelartige
Verlängerung 372 des
Schieberkolbens 354 erstreckt. In der Regelstellung der
Saugdrossel 328 (wie gezeigt) berührt das in der 4 linke
Ende des Stößels 372 die
Kugel 366 noch nicht. Der Stößel hat stattdessen von der
Kugel 366 einen Anlaufabstand AA. Mit dem Bezugszeichen 373 ist
eine Bohrung bezeichnet, die einerseits mit dem Tank in Verbindung
steht und andererseits in die Bohrung 371 unmittelbar hinter
dem Ventilsitz 370 mündet.
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Für den Fall,
daß im
CR-System ein schneller Druckabbau erforderlich sein sollte, weil
am System ein Notfall festgestellt wird, wird der Magnetanker 358 über den
Regelausschlag hinaus gemäß 4 nach
links bewegt. Die Steuerkante 362 verschließt die Bohrung 364 zunächst vollständig. Der Schieberkolben 354 wird
vom Magneten 330 weiter beschleunigt, weil der Anlaufabstand
AA noch nicht überbrückt ist.
Erst nach Durchlaufen dieses Anlaufabstandes AA trifft der Stößel 372 auf
die Kugel 366 und gibt den Strömungsweg von der Leitung 344 über den
Ventilsitz 370 und die Bohrung 373 zum Tank schlagartig
frei, wodurch eine schnelle Druckentlastung der Common-Rail 314 erfolgt. Über die Masse
des Schieberkolbens 354 und den Anlaufabstand AA läßt sich
die Magnetkraft selbst dann klein halten, wenn auf die Ventilkugel 366 eine
hohe Druckkraft einwirkt.
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Die
Ausführungsform
gemäß 5 unterscheidet
sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch, daß das Druckentlastungsventil 450 indirekt
in Abhängigkeit
von der Durchströmungsmenge
der Saugdrossel 428 und zwar direkt in Abhängigkeit
vom Druck stromab der Hochdruckpumpe 416 aktivierbar ist.
Die Saugdrossel 428 ist wiederum elektromagnetisch betätigt und
kann durch Federkraft in eine Schließstellung gebracht werden, die
die Saugseite der Hochdruckpumpe 416 von der Vorförderpumpe 438 abkoppelt.
Das Druckentlastungsventil 450 ist zwischen Hochdruckpumpe 416 und
Common-Rail 414 geschaltet und es reagiert auf den Kraftstoffluß, der durch
die Verdrängung
der Pumpe 416 hervorgerufen wird. Zu diesem Zweck ist in
einem Gehäuse 475 ein
zylindrischer Ventilkörper 476 axial
verschiebbar aufgenommen, wobei in einer axialen, gestuften Durchgangsbohrung 477 ein Rückschlagventil 478 mit
einer Kugel 479 aufgenommen ist. Die Kugel 479 ist
von einer Feder 480 in Schließstellung beaufschlagt. Das
Gehäuse 475 hat neben
dem Eingang 481 einen gegenüberliegenden Hochdruckausgang 482 und
einen Entlastungsanschluß 483 in
Form einer an eine Tankleitung 484 angeschlossenen Bohrung 485.
Die den Hochdruckausgang 482 zugewandte Stirnseite des
zylindrischen Ventilkörpers 476 bildet
eine Steuerkante 486 aus, die in eine Abschrägung 487 übergeht.
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Die
Ausführungsform
gemäß 5 und 6 funktioniert
wie folgt:
Solange über
die Hochdruckpumpe 416 Kraftstoff in die Common-Rail 414 gefördert wird,
entsteht am Rückschlagventil 478 ein
Druckabfall Δp,
der dem Ventilkörper 476 in
der in 6 gezeigten Position hält, in der die Common-Rail 414 zum
Tank abgesperrt ist. Es besteht keine Strömungsmittelverbindung zwischen
der Bohrung 485 und dem Hochdruckausgang 482.
Unterstützt
wird die Zuhaltung des zylindrischen Ventilkörpers 476 noch durch
eine Differenz in den Flächen,
die vom Hochdruck in der Common-Rail 414 einer seits und
dem um den Druckabfall Δp
höheren
Pumpendruck am Eingang 481 beaufschlagt sind.
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Wenn
die Saugdrossel 428 in die in 5 gezeigte
Sperrstellung bewegt wird, wird die Fördermenge der Hochdruckpumpe 416 zur
Null und das Rückschlagventil 478 schließt. Der
Druck in dem kleinen Volumen zwischen Hochdruckpumpe 416 und Druckentlastungsventil 450 sinkt
verhältnismäßig schnell
durch Ablauf von Strömungsmittel,
d.h. Kraftstoff über
Spalte in der Pumpe 416, so daß der Druck in der Common-Rail 414 den
zylindrischen Ventilkörper 476 gemäß den 5 und 6 nach
links in die Öffnungsstellung
verschiebt, so daß der
Druck in der Common-Rail 414 über die Bohrung 485 abgebaut wird.
Die mit den Bezugszeichen 488 und 490 bezeichneten
Strömungspfade
dienen zum Aufrechterhalten eines Kraftstoffstroms von der Vorförderpumpe 438 über die
Hochdruckpumpe 416 zur Tankleitung 484, um damit
aus der Hochdruckpumpe 416 Wärme abzuleiten. Im Strömungspfad 488 ist
vorzugsweise eine Düse 490 eingebaut,
mit der die Kühlströmung kontrollierbar
ist. Über
den Strömungspfad 490 kann
dabei zusätzlich
auf den schnellen Druckabbau in der Hochdruckpumpe 416 nach
dem Schließen
der Saugdrossel 428 Einfluß genommen werden.
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Eine
weitere Ausführungsform
eines Druckentlastungsventils ist in den 7 und 8 gezeigt. Hier
ist das Druckentlastungsventil 550 bzw. 650 wiederum
von einem Sitzventil mit einem kugelförmigen Ventilkörper 566 bzw. 666 gebildet,
der mittels eines Steuerkolbens 590 bzw. 690 gegen
einen Ventilsitz 591 bzw. 691 drückbar ist,
so daß die
an die Common-Rail 514 bzw. 614 angeschlossene
Leitung 544 bzw. 644 zu einer Tankleitung 573 bzw. 673 hin
abgesperrt ist. Der Steuerkolben 590 bzw. 690 trennt
eine Arbeitskammer 591 bzw. 691 von einer Entlastungskammer 592 bzw. 692.
Mit 593 bzw. 693 ist eine Düse im Steuerkolben 590 bzw. 690 bezeichnet, über die bei
Bewegung des Steuer kolbens Kraftstoff aus der Steuerkammer in die
Entlastungskammer verdrängt werden
kann.
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Unterschiedlich
bei den Ausführungsformen gemäß 7 und 8 ist
die Art der Ansteuerung der Steuerkammer 591 bzw. 691.
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Bei
der Ausgestaltung gemäß 7 ist
die Steuerkammer 591 über
eine Leitung 594 an die Saugseite der Saugdrossel 528 stromab
der Vorföderpumpe 538 angeschlossen.
Mittels eines Druckbegrenzungsventils 595 ist sichergestellt,
daß der Druck
in der Leitung 594 und damit in der Steuerkammer 591 einen
bestimmten Grenzwert nicht überschreitet.
Wenn die Vorförderpumpe 538 bei
Feststellung eines Notfalls am CR-System abgeschaltet wird, sinkt
der Druck am Ausgang der Vorförderpumpe 538 und
damit in der Leitung 594 schnell ab, woraufhin das Druckentlastungsventil 550 durch
Verschiebung des Steuerkolbens 590 schnell öffnet. Über die
Düse 593 im
Steuerkolben 590 kann beim Öffnen des Entlastungsventils
vom Kolben verdrängtes
Druckfluid, d.h. Kraftstoff über
den Kolben zum Tank abfließen, wodurch
sich eine Verkürzung
der Schaltzeit des Druckentlastungsventils 550 ergibt.
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Die
Ansteuerung der Steuerkammer 691 bei der Ausgestaltung
gemäß 8 erfolgt über eine Steuerleitung 696,
die zum Saugdrosselventil 628 geführt ist. Abweichend von den
zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen
ist das Saugdrosselventil 628 hier mit einer zusätzlichen
Steuerkante für
die Versorgung bzw. für
die Absperrung der Steuerleitung 696 ausgestattet. Beim
Auftreten eines Notfalls im CR-System wird das Stellelement 654 des Saugdrosselventils 628 in
die Schließstellung
S verschoben, in der die Steuerleitung 696 von der Druckseite
der Vorförderpumpe 638 abgekoppelt
und mit der Saugseite der Hochdruckpumpe 616 verbunden ist.
Gleichzeitig ist die Saugseite der Hochdruckpumpe 616 ebenfalls
von der Druckseite der Vorförderpumpe 638 abgesperrt.
Bei dieser Variante wird somit der Druck am Steuerkolben 690,
d.h. in der Steuerkammer 691 durch Schalten des Saugdrosselventils 628 abgesenkt,
wenn im CR-System ein Notfall auftritt. Der Druck in der Steuerkammer 691 fällt dann rapide
ab, so daß das
Druckentlastungsventil 650 öffnet und die Verbindung zwischen
Common-Rail 614 und Tankleitung 673 herstellt.
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Selbstverständlich sind
Abweichungen von den beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich, ohne
den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So ist es nicht unbedingt
erforderlich, im Zulauf der Hochdruckpumpe mit einer Saugdrossel
zu arbeiten. Es ist vielmehr auch denkbar, mit einer anderen Einrichtung
zur Fördermengenvariation
in Abhängigkeit
vom Solldruck in der Common-Rail zu arbeiten, und das Druckentlastungsventil
dann vorzugsweise in Abhängigkeit
von Zustandsparametern der Fördermengen-Einstelleinrichtung
im Notfall zu aktivieren.
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Die
Erfindung schafft somit ein Druckfluid-Versorgungssystem, insbesondere
für ein
Kraftstoff-Einspritzsystem beispielsweise für eine Dieselbrennkraftmaschine,
bei der an eine gemeinsame, von einer Hochdruckpumpe gespeiste Hochdruckleitung
einzelne Verbraucher, insbesondere Einspritzdüsen angeschlossen sind. Die
Druckfluidanforderung der Einspritzdüsen ist in Abhängigkeit
von Betriebsparametern des Systems, insbesondere der Dieselbrennkraftmaschine
gesteuert, wobei der Hochdruckpumpe zur Anpassung des Drucks in
der gemeinsamen Hochdruckleitung an den Druckfluidbedarf der Verbraucher
eine Saugdrossel vorgeschaltet ist. Der Drosselquerschnitt der Saugdrossel ist
mittels eines von einem Drucksensor in der gemeinsamen Hochdruckleitung
abgeleiteten Signals veränderbar.
Um mit sehr geringem schaltungstechnischen Aufwand bei Bedarf einen
schnellen Druckabbau in der gemeinsamen Hochdruckleitung, d.h. der
sogenannten "Common-Rail" sicherzustellen,
ist an letztere ein Druckentlastungsventil angeschlossen, das vorzugsweise
in Abhängigkeit
von den Druck- und/oder Durch strömungsverhältnissen im
Bereich der Saugdrossel aktivierbar ist.