DE19810867C2 - Kraftstoffpumpen-Anordnung - Google Patents
Kraftstoffpumpen-AnordnungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpen-
Anordnung, mit einem Niederdruckbereich mit mindestens
einer Niederdruckpumpe und einem Hochdruckbereich mit
mindestens einer mengengeregelten Hochdruckpumpe, die durch
eine zwischen der Niederdruckpumpe und der Hochdruckpumpe
angeordnete Zumesseinheit mengengeregelt ist und eine
Kraftstoffmenge fördert, die zum Ausgleich der Mengenbilanz
im Hochdruckbereich erforderlich ist, wobei der Förderstrom
der Niederdruckpumpe größer ist als der Förderstrom der
Hochdruckpumpe, zwischen der Zumesseinheit und der
Hochdruckpumpe eine Kraftstoff-Rückführungsleitung
abzweigt, die in den Zulauf der Niederdruckpumpe mündet,
und in der Rückführungsleitung ein Steuerungselement
angeordnet ist.
Derartige Kraftstoffpumpen-Anordnungen sind seit geraumer
Zeit aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden
überwiegend im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik zur
Kraftstoffzufuhr bei direkteinspritzenden Motoren
eingesetzt. Durch die Mengenregelung des Kraftstoffes, der
der Hochdruckpumpe bereitgestellt wird, ergibt sich ein
höherer Wirkungsgrad der Kraftstoffpumpen-Anordnung und die
Betriebstemperatur wird reduziert.
Aufgrund der in den letzten Jahren aufgekommenen Common-
Rail-Einspritztechnik haben derartige Kraftstoffpumpen
Anordnungen eine weite Verbreitung erfahren. Bei der
Common-Rail-Technik ersetzen eine Hochdruck-
Kraftstoffpumpe, eine Verteilerleitung und
elektromagnetische Einspritzventile die herkömmliche
Kraftstoffeinspritzpumpe und Einspritzventile. Damit lassen
sich nicht nur der Einspritzdruck ganz nach Bedarf zwischen
250 und 1600 bar variieren, sondern auch Einspritzzeitpunkt
und -verlauf nach Maßgabe der elektronischen Motorsteuerung
nach Belieben beeinflussen. Die Common-Rail-
Einspritztechnik sorgt für eine Verringerung von
Treibstoffverbrauch, Schadstoffemission sowie
Geräuschentwicklung bei gleichzeitig besserer Leistung.
Eine Kraftstoffpumpen-Anordnung der eingangs genannten Art
ist bspw. aus der DE 196 30 938 A1 bekannt. Die dort
offenbarte Kraftstoffpumpen-Anordnung weist einen
Niederdruckbereich mit einer Niederdruckpumpe und einen
Hochdruckbereich mit einer Hochdruckpumpe auf. Zwischen der
Niederdruckpumpe und der Hochdruckpumpe ist eine
Zumesseinheit angeordnet, die als ein
Volumenstromregelventil ausgebildet ist. Bei der bekannten
Kraftstoffpumpen-Anordnung fördert die Hochdruckpumpe eine
Kraftstoffmenge über eine Absteuerleitung und ein darin
angeordnetes Druckregelventil. Über die Absteuerleitung und
das Druckregelventil kann von der Hochdruckpumpe zu viel
geförderter Kraftstoff zurück in den Kraftstofftank
geleitet werden. Das Volumenstromventil dient lediglich
einer Vorsteuerung der von der Hochdruckpumpe geförderten
Kraftstoffmenge.
Bei der bekannten Kraftstoffpumpen-Anordnung zweigt
zwischen der Zumesseinheit und der Hochdruckpumpe eine
Kraftstoff-Rückführungsleitung ab, in der ein
Drosselelement und ein Zweipunkt-Schaltelement angeordnet
ist. Bei der bekannten Kraftstoffpumpen-Anordnung dient die
Kraftstoff-Rückführungsleitung jedoch nicht dazu, die von
der Niederdruckpumpe in bestimmten Betriebspunkten
fehlgeförderte Kraftstoffmenge zurück in den Kraftstofftank
zu leiten. Diese fehlgeförderte Kraftstoffmenge kann
vielmehr über die Absteuerleitung und das Druckregelventil
zurück in den Kraftstofftank gelangen und wird so von dem
Hochdruckbereich ferngehalten.
Bei der bekannten Kraftstoffpumpen-Anordnung fließt außer
bei einem Ausfall der Zumesseinheit in allen
Betriebspunkten eine bestimmte Kraftstoffmenge über die
Rückführungsleitung von der Zufuhrseite der Hochdruckpumpe
zurück in den Kraftstofftank. Das hat zur Folge, dass in
bestimmten Betriebspunkten, in denen die Hochdruckpumpe
eigentlich die gesamte von der Zumesseinheit zur Verfügung
gestellte Kraftstoffmenge benötigen würde, tatsächlich nur
eine geringere Kraftstoffmenge von der Zufuhrseite der
Hochdruckpumpe zur Verfügung steht. Die Hochdruckpumpe
benötigt bspw. beim Betrieb einer Brennkraftmaschine im
Volllastbereich die gesamte von der Zumesseinheit zur
Verfügung gestellte Kraftstoffmenge.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine
Kraftstoffpumpen-Anordnung der eingangs genannten Art
dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass
einerseits in den Betriebspunkten, in denen die
Zumesseinheit eine geringe Kraftstoffmenge fehlfördert,
eine zuverlässige Ableitung der fehlgeförderten
Kraftstoffmenge sichergestellt ist, und dass andererseits
in den Betriebspunkten, in denen die Hochdruckpumpe eine
möglichst große Kraftstoffmenge benötigt, auch tatsächlich
die gesamte von der Zumesseinheit zur Verfügung gestellte
Kraftstoffmenge an der Zufuhrseite der Hochdruckpumpe
ansteht.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend
von der Kraftstoffpumpen-Anordnung der eingangs genannten
Art vor, dass das Steuerungselement als ein Schaltelement
ausgebildet ist, das in den Betriebspunkten geöffnet ist,
in denen eine von der Zumesseinheit fehlgeförderte
Kraftstoffmenge von der Zufuhrseite der Hochdruckpumpe
abgeleitet werden soll, und das ansonsten geschlossen ist.
Es wird also eine Kraftstoff-Rückführungsleitung
vorgesehen, die zwischen der zumesseinheit und der
Hochdruckpumpe abzweigt und in den zulauf der
niederdruckpumpe mündet. In der Rückführungsleitung ist ein
Steuerungselement angeordnet, das als ein Schaltelement
ausgebildet ist. Das Schaltelement wird derart angesteuert,
dass es in den Betriebspunkten, in denen verhindert werden
soll, dass eine fehlgeförderte Kraftstoffmenge in den
Hochdruckbereich gelangt, die Rückführungsleitung gezielt
öffnet und die fehlgeförderte Kraftstoffmenge von der
Zufuhrseite der Hochdruckpumpe zu der Zufuhrseite der
Niederdruckpumpe ableitet.
Die Kraftstoffpumpen-Anordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung hat den Vorteil, dass die fehlgeförderte
Kraftstoffmenge in bestimmten Betriebspunkten, insbesondere
bei der Nullförderung, von der Zufuhrseite der
Hochdruckpumpe gezielt abgeleitet wird. In allen anderen
Betriebspunkten ist das Schaltelement geschlossen und es
steht die volle Kraftstoffmenge an der Zufuhrseite der
Hochdruckpumpe an. In diesen Betriebspunkten wird kein
Kraftstoff über die Rückführleitung von der Zufuhrseite der
Hochdruckpumpe abgeleitet. Dadurch wird sichergestellt,
dass insbesondere bei der Versorgung einer
Brennkraftmaschine, die im Volllastbereich betrieben wird,
stets eine ausreichende Kraftstoffmenge an der
Hochdruckpumpe ansteht.
Eine Kraftstoff-Fehlförderung tritt insbesondere bei der
Nullförderung auf, eine fehlgeförderte Kraftstoffmenge in
anderen Betriebspunkten ist in der Regel kaum vorhanden. Um
die fehlgeförderte Kraftstoffmenge lediglich in dem
Betriebspunkt der Nullförderung abzuleiten, genügt es, das
Schaltelement in vorteilhafter Weise als ein Zweipunkt-
Schaltelement auszubilden. Dieses ist so ausgelegt, dass es
die Rückführungsleitung nur bei der Nullförderung freigibt,
und in allen anderen Betriebspunkten die
Rückführungsleitung jedoch sperrt. Diese Ausführungsform
ist besonders einfach und robust aufgebaut und
gewährleistet dennoch eine zuverlässige Rückführung nahezu
des gesamten fehlgeförderten Kraftstoffes.
Zusätzlich zu dem Schaltelement kann in der
Rückführungsleitung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
auch ein Drosselelement angeordnet sein. Durch ein solches
Drosselelement wird die Kraftstoffmenge, die in bestimmten
Betriebspunkten über die Rückführungsleitung zurück in den
Zulauf der Niederdruckpumpe fließt, begrenzt. Das
Drosselelement ist auf den jeweiligen Anwendungsfall
ausgelegt, um in allen notwendigen Betriebspunkten eine
echte Nullförderung sicherzustellen, d. h. um in den
jeweiligen Betriebspunkten für eine vollständige
Rückführung des fehlgeförderten Kraftstoffes zu sorgen.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpen-Anordnung kann zur
Kraftstoffzufuhr bei beliebigen Brennkraftmaschinen
eingesetzt werden. Die Vorteile der erfindungsgemäßen
Kraftstoffpumpen-Anordnung kommen jedoch besonders zum
Tragen, wenn die Kraftstoffpumpen-Anordnung gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei
Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung eingesetzt wird,
insbesondere wenn die Direkteinspritzung nach der Common-
Rail-Technik arbeitet. Dabei kann durch den Einsatz der
erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpen-Anordnung bei
Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen deren
Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission entscheidend
verringert werden.
Als Überlastschutz des Niederdruckbereichs der
erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpen-Anordnung zweigt gemäß
einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vom
Ablauf der Niederdruckpumpe eine Überströmleitung ab, die
in den Zulauf der Niederdruckpumpe mündet. In der
Überströmleitung ist ein Überströmventil angeordnet, das
öffnet, sobald der anliegende Druck einen vorbestimmten
Wert übersteigt, und so für einen Druckausgleich in dem
Niederdruckbereich sorgt.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die
Zumesseinheit, das Schaltelement und das Überströmventil zu
einer Zumesseinheit-Anordnung zusammenzufassen. Eine solche
einzelne Zumesseinheit-Anordnung ist wesentlich besser
handhabbar als eine Vielzahl einzelner Bauteile, die über
gesonderte Verbindungsleitungen miteinander verbunden
werden müssen.
Vorteilhafterweise besteht die Zumesseinheit-Anordnung aus
einem Metallblock, in dem die einzelnen Bauteile
Zumesseinheit, das Schaltelement, das Überströmventil und
Verbindungsleitungskanäle als integrale Bestandteile
ausgebildet sind. Eine derartig ausgebildete Zumesseinheit-
Anordnung ist einfach und kostengünstig herzustellen.
Außerdem ist sie besonders robust und kann sehr hohen
Drücken standhalten.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird
zur einfacheren und kostengünstigeren Herstellung der
Zumesseinheit-Anordnung des weiteren vorgeschlagen, die
Verbindungsleitungskanäle als Bohrungen in den Metallblock
einzubringen, die zur Außenseite des Metallblocks hin
verschließbar sind. Zum Verschließen der Bohrungen können
beispielsweise Verschlussschrauben mit oder ohne
Dichtringen schraubend oder Verschlusskugeln aus Metall
oder Kunststoff klemmend von außen in die Bohrungen
eingebracht werden.
Mittels entsprechender Verbindungsleitungen kann die
Zumesseinheit-Anordnung in die Kraftstoffpumpen-Anordnung
eingebunden werden. Dazu weist die Zumesseinheit-Anordnung
vorteilhafterweise eine Zulauföffnung von dem Ablauf der
Niederdruckpumpe, eine Ablauföffnung zu dem Zulauf der
Hochdruckpumpe, eine Rückführungsöffnung zu dem Zulauf der
Niederdruckpumpe und eine Überströmöffnung zu dem Zulauf
der Niederdruckpumpe auf. Über die Zulauföffnung wird
Kraftstoff aus einem Kraftstofftank über eine
Niederdruckpumpe an den Zulauf der Zumesseinheit in der
Zumesseinheit-Anordnung angelegt. Über die Ablauföffnung
wird die von der Zumesseinheit bereitgestellte
Kraftstoffmenge an den Zulauf der Hochdruckpumpe angelegt.
Sowohl die Rückführungsöffnung als auch die
Überströmöffnung werden mit dem Zulauf der Niederdruckpumpe
verbunden. Über diese beiden Öffnungen wird der abgeleitete
fehlgeförderte Kraftstoff aus der Rückführungsleitung bzw.
Kraftstoff aus dem Überströmventil in der Überströmleitung
wieder der Niederdruckpumpe zugeführt.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der
Erfindung sind die Rückführungsöffnung und die
Überströmöffnung als eine kombinierte Rückführungs-
Überströmöffnung ausgebildet. Das bedeutet, dass sich die
Rückführungsleitung und die Überströmleitung bereits in der
Zumesseinheit-Anordnung vereinigen, dann gemeinsam aus
dieser über die kombinierte Öffnung herausgeführt werden
und mittels einer gemeinsamen Verbindungsleitung mit dem
Zulauf der Niederdruckpumpe verbunden werden.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der
Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Zumesseinheit einen
zylinderförmigen Hohlraum aufweist, in dem ein Kolben
entlang seiner Längsachse verschiebbar gelagert ist. Durch
Verschieben des Kolbens in dem Hohlraum wird die
Zumesseinheit verstellt.
Vorteilhafterweise weist die Zumesseinheit einen
proportionalen Hubmagneten zum Verstellen der Zumesseinheit
auf. Dazu ist der Kolben der Zumesseinheit mit dem Anker
des Hubmagneten verbunden. Eine derart ausgebildete
Zumesseinheit ist kleinbauend, robust und hat äußerst kurze
Ansprechzeiten.
Es ergeben sich besondere Vorteile in der Handhabung der
Zumesseinheit-Anordnung, wenn der Hubmagnet an die
Zumesseinheit-Anordnung angeflanscht ist. Zur einfachen und
raschen Befestigung des Hubmagneten an der Zumesseinheit-
Anordnung wird vorgeschlagen, den Hubmagneten mittels
Befestigungsschrauben an der Zumesseinheit-Anordnung zu
befestigen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der
Erfindung ist die Zumesseinheit-Anordnung in die
Niederdruckpumpe integriert und bildet mit dieser eine
Niederdruckpumpen-Anordnung. Eine solche Niederdruckpumpen-
Anordnung, in der alle wesentlichen Bauteile des
Niederdruckbereichs einer Kraftstoffpumpen-Anordnung
integriert sind, ist besonders einfach zu handhaben.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der
erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpen-Anordnung schlägt vor,
dass das Überströmventil einen Ventilkegel aufweist, der
mittels einer Druckfeder auf einen Ventilsitz gedrückt
wird, wobei die Druckfederspannung mittels einer
Einstellschraube, die axial auf die Druckfeder wirkt, von
außerhalb der Zumesseinheit-Anordnung einstellbar ist.
Im folgenden werden zwei bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kraftstoffpumpen-Anordnung
gemäß einer ersten Ausführungsform in einer
schematischen Ansicht;
Fig. 2 eine Zumesseinheit-Anordnung der
erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpen-Anordnung aus
Fig. 1 teilweise im Schnitt;
Fig. 3 die Zumesseinheit-Anordnung aus Fig. 2 in einer
Schnittansicht entlang der Linie A-A; und
Fig. 4 die Zumesseinheit-Anordnung aus Fig. 2 in einer
Schnittansicht entlang der Linie B-B.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Kraftstoffpumpen-
Anordnung in einer ersten Ausführungsform in ihrer
Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Die
Kraftstoffpumpen-Anordnung 1 weist einen Niederdruckbereich
ND mit einer Niederdruckpumpe 2 und einen Hochdruckbereich
HD mit einer Hochdruckpumpe 3 auf. Die Niederdruckpumpe 2
ist als eine Zahnradpumpe, Flügelzellenpumpe oder
Kolbenpumpe und die Hochdruckpumpe 3 als eine Kolbenpumpe
ausgebildet. Die Niederdruckpumpe 2 pumpt Kraftstoff aus
einem Kraftstofftank 4 zu der Hochdruckpumpe 3. Die
Hochdruckpumpe 3 pumpt den Kraftstoff dann mit einem sehr
hohen Druck zu Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine
(nicht dargestellt).
Im Niederdruckbereich ND ist zwischen der Niederdruckpumpe
2 und der Hochdruckpumpe 3 eine Zumesseinheit 5 angeordnet.
Sie misst die im Hochdruckbereich HD erforderliche
Kraftstoffmenge und regelt die Hochdruckpumpe 3 derart,
dass sie die zum Ausgleich der Mengenbilanz im
Hochdruckbereich HD benötigte Kraftstoffmenge fördert.
Durch eine derartige mengengeregelte Hochdruckpumpe 3 kann
die Betriebstemperatur im Bereich der Kraftstoffpumpen-
Anordnung 1 reduziert werden.
Als Überlastschutz des Niederdruckbereichs ND der
Kraftstoffpumpen-Anordnung 1 zweigt vom Ablauf der
Niederdruckpumpe 2 eine Überströmleitung 6 ab, die in den
Zulauf der Niederdruckpumpe 2 mündet. In der
Überströmleitung 6 ist ein Überströmventil 7 angeordnet,
das öffnet, sobald der anliegende Druck einen vorbestimmten
Wert übersteigt, und so für einen Druckausgleich in dem
Niederdruckbereich ND sorgt.
In bestimmten Betriebspunkten der Kraftstoffpumpen-
Anordnung 1, insbesondere bei der sog. Nullförderung, d. h.
die Hochdruckpumpe 3 verlangt keine Kraftstoffmenge von der
Niederdruckpumpe 2, kann es zu einer geringen Fehlförderung
kommen, obwohl die Zumesseinheit 5 geschlossen ist. Die
Fehlförderung wird je nach Aufbau und Funktionsweise der
Zumesseinheit 5 beispielsweise durch Leckagen oder
Messfehler der Zumesseinheit 5 verursacht.
Um zu vermeiden, dass diese störenden fehlgeförderten
Kraftstoffmengen in den Hochdruckbereich gelangen, zweigt
zwischen der Zumesseinheit 5 und der Hochdruckpumpe 3 eine
Kraftstoff-Rückführungsleitung 8 ab und mündet in den
Zulauf der Niederdruckpumpe 2.
Durch die unterschiedlich großen Förderströme der
Niederdruckpumpe 2 und der Hochdruckpumpe 3 wird zwischen
der Niederdruckpumpe 2 und der Zumesseinheit 5 ein
Überdruck aufgebaut, bzw. in der Rückführungsleitung 8
bildet sich ein Unterdruck. Durch diesen Unterdruck wird
die fehlgeförderte Kraftstoffmenge aus der Zumesseinheit 5
über die Rückführungsleitung 8 zum Zulauf der
Niederdruckpumpe 2 abgeleitet.
In der Rückführungsleitung 8 ist ein als Zweipunkt-
Schaltelement ausgebildetes Schaltelement 9 angeordnet. Das
Schaltelement 9 stellt sicher, dass einerseits in den
Betriebspunkten, in denen die Zumesseinheit 5 eine geringe
Kraftstoffmenge fehlfördert, eine zuverlässige Ableitung
der fehlgeförderten Kraftstoffmenge sichergestellt ist, und
dass andererseits in den Betriebspunkten, in denen die
Hochdruckpumpe 3 eine möglichst große Kraftstoffmenge
benötigt, auch tatsächlich die gesamte von der
Zumesseinheit 5 zur Verfügung gestellte Kraftstoffmenge an
der Zufuhrseite der Hochdruckpumpe 3 ansteht. Das
Schaltelement 9 steuert die Strömungsmenge des abgeleiteten
Kraftstoffes derart, dass in einem bestimmten
Betriebspunkt, vorzugsweise bei Nullförderung, die
Rückführungsleitung 8 freigegeben ist und dass außerhalb
dieses Betriebspunktes die Rückführungsleitung 8 gesperrt
ist. Bei freigegebener Rückführungsleitung 8 wird eine
zuverlässige Ableitung des fehlgeförderten Kraftstoffes
sichergestellt. Bei gesperrter Rückführungsleitung 8 liegt
die gesamte von der Niederdruckpumpe 2 geförderte
Kraftstoffmenge an der Hochdruckpumpe 3 an.
In den Fig. 2 bis 4 sind die Zumesseinheit 5, das
Schaltelement 9 und das Überströmventil 7 zu einer
Zumesseinheit-Anordnung 10 zusammengefasst. Die
Zumesseinheit-Anordnung 10 ist als ein Metallblock 11
ausgebildet, in dem die Zumesseinheit 5, das Zweipunkt-
Schaltelement 9, das Überströmventil 7 und
Verbindungsleitungskanäle 12 als integrale Bestandteile
ausgebildet sind. Die Verbindungsleitungskanäle 12 sind als
Bohrungen in den Metallblock 11 eingebracht. Die Bohrungen
sind zur Außenseite des Metallblocks 11 hin verschließbar.
Zum Verschließen der Bohrungen werden Verschlusskugeln 13
aus Metall verwendet.
Die Zumesseinheit 5 weist einen zylinderförmigen Hohlraum
auf, in dem ein Kolben 24 entlang seiner Längsachse
verschiebbar gelagert ist (vgl. Fig. 3). Durch Verschieben
des Kolbens 24 in dem Hohlraum wird die Zumesseinheit 5
verstellt. Die Zumesseinheit 5 weist einen proportionalen
Hubmagneten 14 zum Verstellen der Zumesseinheit 5 auf. Dazu
ist der Kolben 24 der Zumesseinheit 5 mit dem Anker des
Hubmagneten 14 verbunden. Der Hubmagnet 14 ist an den
Metallblock 11 mittels Befestigungsschrauben 15
angeflanscht.
Das Überströmventil 7 weist einen Ventilkegel 16 auf, der
mittels einer Druckfeder 17 auf einen Ventilsitz 18
gedrückt wird (vgl. Fig. 4). Die Spannung der Druckfeder 17
ist mittels einer Einstellschraube 19, die axial auf die
Druckfeder wirkt, von außerhalb des Metallblocks 11
einstellbar.
Um die Zumesseinheit-Anordnung 10 in die erfindungsgemäße
Kraftstoffpumpen-Anordnung 1 einbinden zu können, weist die
Zumesseinheit-Anordnung 10 eine Zulauföffnung 20, eine
Ablauföffnung 21, eine Rückführungsöffnung 22 und eine
Überströmöffnung 23 auf. Über die Zulauföffnung 20 wird
Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 4 über die
Niederdruckpumpe 2 an den Zulauf der Zumesseinheit 5 in der
Zumesseinheit-Anordnung 10 angelegt. Über die Ablauföffnung
21 wird die von der Zumesseinheit 5 bereitgestellte
Kraftstoffmenge an den Zulauf der Hochdruckpumpe 3
angelegt. Sowohl die Rückführungsöffnung 22 als auch die
Überströmöffnung 23 werden mit dem Zulauf der
Niederdruckpumpe 2 verbunden. Über diese beiden Öffnungen
22, 23 wird der abgeleitete fehlgeförderte Kraftstoff aus
der Rückführungsleitung 8 bzw. Kraftstoff aus dem
Überströmventil 7 in der Überströmleitung 6 wieder der
Niederdruckpumpe 2 zugeführt. Um die Einbindung in die
Kraftstoffpumpen-Anordnung 1 mittels Verbindungsleitungen
(nicht dargestellt) zu erleichtern, sind an den Öffnungen
20, 21, 22, 23 Stutzen ausgebildet, an denen sich die
Verbindungsleitungen problemlos befestigen lassen.
Im Falle der Nullförderung steht der Kolben 24 der
Zumesseinheit 5 still. Die fehlgeförderte Kraftstoffmenge,
beispielsweise ein Leckagestrom der Zumesseinheit 5,
sammelt sich in einem in der Wand des zylinderförmigen
Hohlraums der Zumesseinheit 5 ausgebildeten Ringkanal 25.
Um eine Fehlförderung dieses Leckagestroms in die
Hochdruckpumpe 3 zu vermeiden, wird der Leckagestrom über
die Rückführungsleitung 8 abgeleitet. Da der Förderstrom
der Niederdruckpumpe 2 größer ist als der Förderstrom der
Hochdruckpumpe 3, bildet sich zwischen der Niederdruckpumpe
2 und der Zumesseinheit 5 ein Überdruck, bzw. in der
Rückführungsleitung 8, die an den Zulauf der
Niederdruckpumpe 2 angeschlossen ist, bildet sich ein
Unterdruck. Durch diesen Unterdruck wird der Leckagestrom
aus dem Ringkanal 25 in die Rückführungsleitung 8 gesaugt
und dem Zulauf der Niederdruckpumpe 2 zugeführt. Dadurch
wird eine Fehlförderung bei Nullförderung wirksam
vermieden.
1
Kraftstoffpumpen-Anordnung
2
Niederdruckpumpe
3
Hochdruckpumpe
4
Kraftstofftank
5
Zumeßeinheit
6
Überströmleitung
7
Überströmventil
8
Kraftstoff-Rückführungsleitung
9
Zweipunkt-Schaltelement
10
Zumeßeinheit-Anordnung
11
Metallblock
12
Verbindungsleitungskanäle
13
Verschlußkugeln
14
Hubmagnet
15
Befestigungsschrauben
16
Ventilkegel
17
Druckfeder
18
Ventilsitz
19
Einstellschraube
20
Zulauföffnung
21
Ablauföffnung
22
Rückführungsöffnung
23
Überströmöffnung
24
Kolben
25
Ringkanal
Claims (19)
1. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1), mit einem
Niederdruckbereich (ND) mit mindestens einer
Niederdruckpumpe (2) und einem Hochdruckbereich (HD)
mit mindestens einer mengengeregelten Hochdruckpumpe
(3), die durch eine zwischen der Niederdruckpumpe (2)
und der Hochdruckpumpe (3) angeordnete Zumeßeinheit
(5) mengengeregelt ist und eine Kraftstoffmenge
fördert, die zum Ausgleich der Mengenbilanz im Hoch
druckbereich erforderlich ist, wobei der Förderstrom
der Niederdruckpumpe (2) größer ist als der
Förderstrom der Hochdruckpumpe (3), zwischen der
Zumeßeinheit (5) und der Hochdruckpumpe (3) eine
Kraftstoff-Rückführungsleitung (8) abzweigt, die in
den Zulauf der Niederdruckpumpe (2) mündet, und in der
Rückführungsleitung (8) ein Steuerungselement ange
ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das
Steuerungselement als ein Schaltelement ausgebildet
ist, das in den Betriebspunkten geöffnet ist, in denen
eine von der Zumeßeinheit (5) fehlgeförderte
Kraftstoffmenge von der Zufuhrseite der Hochdruckpumpe
(3) abgeleitet werden soll, und das ansonsten
geschlossen ist.
2. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement als ein
Zweipunkt-Schaltelement (9) ausgebildet ist.
3. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückführungsleitung
(8) ein Drosselelement (26) angeordnet ist.
4. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) bei Brennkraftmaschinen
mit Direkteinspritzung einsetzbar ist.
5. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Direkteinspritzung
nach der Common-Rail-Technik arbeitet.
6. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) bei Brennkraftmaschinen
von Kraftfahrzeugen einsetzbar ist.
7. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vom
Ablauf der Niederdruckpumpe (2) eine Überströmleitung
(6) abzweigt, die in den Zulauf der Niederdruckpumpe
(2) mündet und daß in der Überströmleitung (6) ein
Überströmventil (7) angeordnet ist.
8. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zumeßeinheit (5), das
Schaltelement (9) und das Überströmventil (7) zu einer
Zumeßeinheit-Anordnung (10) zusammengefaßt sind.
9. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zumeßeinheit-Anordnung
(10) aus einem Metallblock (11) besteht, in dem die
Zumeßeinheit (5), das Schaltelement (9), das Über
strömventil (7) und Verbindungsleitungskanäle (12) als
integrale Bestandteile ausgebildet sind.
10. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Verbindungsleitungskanäle (12) als Bohrungen in den
Metallblock (11) eingebracht sind, die zur Außenseite
des Metallblocks (11) hin verschließbar sind.
11. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach einem der
Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zumeßeinheit-Anordnung (10) eine Zulauföffnung (20)
von dem Ablauf der Niederdruckpumpe (2), eine
Ablauföffnung (21) zu dem Zulauf der Hochdruckpumpe
(3), eine Rückführungsöffnung (22) zu dem Zulauf der
Niederdruckpumpe (2) und eine Überströmöffnung (23) zu
dem Zulauf der Niederdruckpumpe (2) aufweist.
12. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführungsöffnung
(22) und die Überströmöffnung (23) als eine
kombinierte Rückführungs-Überströmöffnung (27)
ausgebildet sind.
13. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach einem der
Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zumeßeinheit (5) einen zylinderförmigen Hohlraum
aufweist, in dem ein Kolben (24) entlang seiner
Längsachse verschiebbar gelagert ist.
14. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zumeßeinheit (5) einen
proportionalen Hubmagneten (14) zum Verstellen der
Zumeßeinheit (5) aufweist.
15. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (24) der
Zumeßeinheit (5) mit dem Anker des Hubmagneten (14)
verbunden ist.
16. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 14 oder
15, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubmagnet (14) an
die Zumeßeinheit-Anordnung (10) angeflanscht ist.
17. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß der Hubmagnet (14) mittels
Befestigungsschrauben (15) an der Zumeßeinheit-
Anordnung (10) befestigt ist.
18. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach einem der
Ansprüche 8 bis 17, daß die Zumeßeinheit-Anordnung
(10) in die Niederdruckpumpe (2) integriert ist.
19. Kraftstoffpumpen-Anordnung (1) nach einem der
Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das
Überströmventil (7) einen Ventilkegel (16) aufweist,
der mittels einer Druckfeder (17) auf einen Ventilsitz
(18) gedrückt wird, wobei die Druckfederspannung
mittels einer Einstellschraube (19), die axial auf die
Druckfeder (17) wirkt, von außerhalb der Zumeßeinheit-
Anordnung (10) einstellbar ist.
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