DE19941689A1 - Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine mit einer Vorförderpumpe (1) zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (14), einer stromabwärts der Vorförderpumpe (1) angeordneten und mit der Vorförderpumpe (1) über eine Zuleitung (6.1, 6.2) verbundenen Hochdruckpumpe (7) zur Erzeugung des zur Einspritzung des Kraftstoffs in einen Brennraum der Brennkraftmaschine erforderlichen Einspritzdrucks, wobei die Hochdruckpumpe (7) ein Gehäuse (13) aufweist, in dem ein Spülpfad (16) verläuft, um die Hochdruckpumpe (7) während des Betriebs mit dem Kraftstoff zu spülen, und der Spülpfad (16) ein Teilstück der Zuleitung (6.1, 6.2) von der Vorförderpumpe (1) zu der Hochdruckpumpe (7) bildet, so daß der zur Spülung verwendete Kraftstoff nach dem Durchströmen des Spülpfads (16) von der Hochdruckpumpe (7) weitergepumpt wird.
Description
Die Erfindung betrifft eine Einspritzanlage für eine Brenn
kraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Herkömmliche Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen weisen
in der Regel eine Vorförderpumpe auf, die den einzuspritzen
den Kraftstoff über einen Kraftstoffilter aus einem Kraft
stofftank fördert und an eine Hochdruckpumpe weiterleitet,
die den zur Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennräume
der Brennkraftmaschine erforderlichen Einspritzdruck erzeugt.
Ausgangsseitig ist die Hochdruckpumpe im Falle einer Common-
Rail-Einspritzanlage mit einem Druckspeicher (englisch: com
mon-rail) verbunden, aus dem die den einzelnen Brennräumen
der Brennkraftmaschine zugeordneten Injektoren den einzu
spritzenden Kraftstoff beziehen.
Weiterhin ermöglichen herkömmliche Einspritzanlagen üblicher
weise eine Spülung der Hochdruckpumpe mit dem einzuspritzen
den Kraftstoff, was eine Schmierung und Kühlung der Hoch
druckpumpe bewirkt. Zwischen der Vorförderpumpe und der Hoch
druckpumpe zweigt deshalb üblicherweise eine Spülleitung ab,
die ausgangsseitig in das Gehäuse der Hochdruckpumpe mündet,
so daß ein Teil des von der Vorförderpumpe geförderten Kraft
stoffes abgezweigt und zur Spülung der Hochdruckpumpe verwen
det wird. Anschließend wird der zu Spülungszwecken verwendete
Kraftstoff dann über eine Abführleitung in den Kraftstofftank
zurückgeführt.
Nachteilig an der Spülung der Hochdruckpumpe durch einen aus
dem Förderstrom abgezweigten Kraftstoffnebenstrom ist bekann
termaßen, daß beim Anlassen der Brennkraftmaschine der Druck
aufbau an der Ansaugseite der Hochdruckpumpe verzögert oder
gar verhindert wird, so daß die Brennkraftmaschine nur mit
Verspätung oder gar nicht startet.
Zur Lösung dieses Problems ist es bekannt, in der zwischen
der Vorförderpumpe und der Hochdruckpumpe abzweigenden
Spülleitung ein Differenzdruckventil anzuordnen, das den
Spülstrom erst freigibt, wenn der zum Betrieb der Hochdruck
pumpe erforderliche Kraftstoffdruck an der Ansaugseite der
Hochdruckpumpe erreicht ist.
Nachteilig an dieser Lösung des Problems ist jedoch, daß
durch das in der Spülleitung angeordnete Druckdifferenzventil
die Druckdifferenz im Spülpfad erhöht wird, was bei konstan
tem Vordruck zu einer Verringerung des Spülstroms und somit
zu einer Verschlechterung der Schmierung und Kühlung der
Hochdruckpumpe führt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Ein
spritzanlage der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen,
die eine möglichst wirksame Spülung der Hochdruckpumpe auf
weist, wobei die Spülung der Hochdruckpumpe den Druckaufbau
an der Ansaugseite der Hochdruckpumpe während des Anlaßvor
gangs der Brennkraftmaschine möglichst wenig verzögert.
Die Aufgabe wird - ausgehend von der eingangs beschriebenen
bekannten Einspritzanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 - durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 ge
löst.
Die Erfindung umfaßt die allgemeine technische Lehre, den zur
Spülung der Hochdruckpumpe verwendeten Kraftstoffstrom nach
der Spülung der Hochdruckpumpe der Einlaßöffnung der Hoch
druckpumpe zuzuführen, so daß auch der Spülstrom zum Druck
aufbau an der Ansaugseite der Hochdruckpumpe beiträgt, was
beim Anlassen der Brennkraftmaschine zu einem raschen Druck
aufbau führt.
Der Spülpfad bildet also erfindungsgemäß ein Teilstück der
Zuleitung von der Vorförderpumpe zu der Hochdruckpumpe, so
daß der zur Spülung verwendete Kraftstoff nach dem Durchströ
men des Spülpfades von der Hochdruckpumpe weitergepumpt wird.
Vorzugsweise weist das Gehäuse der Hochdruckpumpe eine Spül
zuleitung sowie eine Spülableitung auf, wobei der Spülpfad
zwischen der Spülzuleitung und der Spülableitung verläuft.
Die Spülzuleitung ist hierbei vorzugsweise direkt mit dem
Ausgang der Vorförderpumpe verbunden, während die Spülablei
tung vorzugsweise über eine separate Leitung mit der Einlaß
öffnung der Hochdruckpumpe verbunden ist. Dies bietet vor
teilhaft die Möglichkeit, in der Leitung zwischen der
Spülableitung und der Einlaßöffnung der Hochdruckpumpe ein
steuerbares Ventil anzuordnen, um den Förderstrom der Hoch
druckpumpe zu steuern. Anstelle einer separaten Leitung zwi
schen der Spülableitung und der Einlaßöffnung der Hochdruck
pumpe ist es jedoch auch möglich, daß der Spülpfad ausgangs
seitig im Inneren der Hochdruckpumpe mit der Einlaßöffnung
der Hochdruckpumpe verbunden ist, so daß vorteilhaft auf eine
separate Leitung zur Verbindung der Spülableitung mit der
Einlaßöffnung der Hochdruckpumpe verzichtet werden kann, wo
bei in diesem Fall auch das Volumenstromregelventil in die
Hochdruckpumpe integriert werden kann.
Gemäß einer weiterbildenden Variante der Erfindung ist an der
Ausgangsseite der Hochdruckpumpe ein Hochdruckregelventil an
geordnet, das bei Überschreiten eines vorgegebenen Kraft
stoffdrucks einen Teil des von der Hochdruckpumpe geförderten
Kraftstoffstroms abzweigt und dem Spülpfad zuführt, wodurch
die Schmierung der Hochdruckpumpe weiter verbessert wird.
In einer anderen Variante der Erfindung weist die Hochdruck
pumpe zusätzlich eine mit dem Spülpfad verbundene Leckagelei
tung auf, die ausgangsseitig in den Kraftstofftank mündet, um
überschüssigen Kraftstoff zurückzuführen. Vorzugsweise ist
hierbei in der Leckageleitung ein steuerbares Ventil angeord
net, um den über die Leckageleitung zurückfließenden Kraft
stoffstrom zu steuern. Dies bietet die Möglichkeit, den För
derstrom der Hochdruckpumpe unabhängig von dem Spülstrom der
Hochdruckpumpe zu regeln bzw. zu steuern.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusam
men mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zei
gen:
Fig. 1 als bevorzugtes Ausführungsbeispiel eine Common-
Rail-Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine;
Fig. 2 ein abgeändertes Ausführungsbeispiel der in Fig. 1
dargestellten Einspritzanlage mit einem zusätzli
chen Volumenstromregelventil;
Fig. 3 eine Weiterbildung der in Fig. 2 dargestellten Ein
spritzanlage mit einer Rückführung von Kraftstoff
von der Ausgangsseite der Hochdruckpumpe in den
Spülpfad sowie
Fig. 4 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfin
dungsgemäßen Einspritzanlage mit einer Leckagelei
tung zur Rückführung von überschüssigem Kraftstoff
volumen.
Die in Fig. 1 dargestellte Einspritzanlage weist eine Vor
förderpumpe 1 auf, die über eine Antriebswelle 2 mechanisch
angetrieben wird und über einen Kraftstoffilter 3 Kraftstoff
aus einem Kraftstofftank 4 fördert. An der Ausgangsseite der
Vorförderpumpe 1 ist ein Vordruckregelventil 5 angeordnet,
das beim Überschreiten eines vorgegebenen Vordrucks einen
Teil des von der Vorförderpumpe 1 geförderten Kraft
stoffstroms abzweigt und zur Ansaugseite der Vorförderpumpe 1
zurückführt, um ein Überschreiten des vorgegebenen Vordrucks
zu verhindern. Ausgangsseitig ist die Vorförderpumpe 1 über
eine Zuleitung 6.1, 6.2 mit einer Hochdruckpumpe 7 verbunden,
die ebenfalls von der Antriebswelle 2 mechanisch angetrieben
wird und den zur Einspritzung des Kraftstoffs in die Brenn
räume der Brennkraftmaschine erforderlichen Einspritzdruck
erzeugt.
Die Hochdruckpumpe 7 ist ausgangsseitig mit einem Druckspei
cher 8 (englisch: common-rail) verbunden, aus dem mehrere In
jektoren 9.1 bis 9.4 den Kraftstoff zur Einspritzung in je
weils einen Brennraum der Brennkraftmaschine beziehen.
Zur Steuerung des Einspritzdrucks ist an der Ausgangsseite
der Hochdruckpumpe 7 weiterhin ein Hochdruckregelventil 10
angeordnet, das von einer elektronischen Steuereinheit 11
(englisch: ECU - Electronic Control Unit) angesteuert wird
und beim Überschreiten eines vorgegebenen Einspritzdrucks ei
nen Teil des von der Hochdruckpumpe 7 geförderten Kraft
stoffstroms in den Kraftstofftank 4 zurückführt. Hierzu ist
die Steuereinheit 11 eingangsseitig mit einem Drucksensor 12
verbunden, der den Druck im Inneren des Druckspeichers 8
mißt.
Im folgenden werden nun die erfindungsgemäßen Besonderheiten
der dargestellten Einspritzanlage beschrieben.
So weist die Hochdruckpumpe 7 ein Gehäuse 13 auf, in dem eine
Spülzuleitung 14 und eine Spülableitung 15 angeordnet sind,
wobei zwischen der Spülzuleitung 14 und der Spülableitung 15
ein Spülpfad 16 verläuft, der im Betrieb von Kraftstoff
durchströmt wird und dadurch die Hochdruckpumpe 7 kühlt und
schmiert. Die Spülzuleitung 14 ist über das Teilstück 6.2 der
Zuleitung direkt mit der Vorförderpumpe 1 verbunden, so daß
der gesamte von der Vorförderpumpe 1 geförderte Kraft
stoffstrom eine Spülung der Hochdruckpumpe 7 bewirkt. Die
Spülableitung 15 ist dagegen über das Teilstück 6.1 der Zu
leitung mit einer Einlaßöffnung 17 der Hochdruckpumpe 7 ver
bunden.
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Art der Spülung der
Hochdruckpumpe 7 ist zum einen, daß der gesamte von der Vor
förderpumpe 1 geförderte Kraftstoffstrom zu Spülungszwecken
herangezogen wird, was eine sehr wirksame Kühlung und Schmie
rung der Hochdruckpumpe 7 bewirkt. Zum anderen führt die Spü
lung der Hochdruckpumpe 7 im Gegensatz zu der eingangs be
schriebenen bekannten Einspritzanlage nicht zu einem verzö
gerten Druckaufbau während des Anlaßvorgangs der Brennkraft
maschine.
Die in Fig. 2 dargestellte Einspritzanlage stimmt weitgehend
mit der vorstehend beschriebenen und in Fig. 1 gezeigten
Einspritzanlage überein, so daß im folgenden dieselben Be
zugszeichen verwendet werden und zur Vermeidung von Wiederho
lungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.
Der Unterschied des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei
spiels gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei
spiel besteht darin, daß in dem Teilstück 6.1 der Zuleitung
zwischen der Spülableitung 15 und der Einlaßöffnung 17 der
Hochdruckpumpe 7 ein Volumenstromregelventil 18 angeordnet
ist, das von der elektronischen Steuereinheit 11 gesteuert
wird und den der Hochdruckpumpe 7 zugeführten Kraftstoffstrom
niederdruckseitig steuert.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel stimmt wie
derum weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in
Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so daß im
folgenden dieselben Bezugszeichen verwendet werden und auf
die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.
Der Unterschied des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbei
spiels gegenüber dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei
spiel besteht darin, daß zwischen dem Hochdruckregelventil 10
und dem Kraftstofftank 4 eine Drossel 19 angeordnet ist, wäh
rend zwischen dem Hochdruckregelventil 10 und der Drossel 19
eine Zeitung 20 abzweigt, die ausgangsseitig in dem Teilstück
6.2 der Zuleitung zwischen der Vorförderpumpe 1 und der Hoch
druckpumpe 7 mündet, so daß ein Teil des von dem Hochdruckre
gelventil 10 zurückgeführten Kraftstoffs in den Spülpfad mün
det und damit ebenfalls zur Spülung der Hochdruckpumpe 7 bei
trägt.
Fig. 4 zeigt schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das ebenfalls weitgehend mit dem in Fig. 2
dargestellten Ausführungsbeispiel übereinstimmt, so daß auch
diesbezüglich dieselben Bezugszeichen verwendet werden und
auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.
Der Unterschied des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbei
spiels gegenüber dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei
spiel besteht im wesentlichen darin, daß aus der Hochdruck
pumpe 7 eine Leckageleitung 21 abzweigt, die in der Hoch
druckpumpe mit dem Spülpfad verbunden ist und einen Teil des
Spülstroms in den Kraftstofftank 4 zurückführt.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf
die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele.
Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von
der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gear
teter Ausführung Gebrauch macht.
Claims (11)
1. Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit
einer Vorförderpumpe (1) zur Förderung von Kraftstoff aus ei nem Kraftstofftank (4),
einer stromabwärts der Vorförderpumpe (1) angeordneten und mit der Vorförderpumpe (1) über eine Zuleitung (6.1, 6.2) verbundenen Hochdruckpumpe (7) zur Erzeugung des zur Ein spritzung des Kraftstoffs in einen Brennraum der Brennkraft maschine erforderlichen Einspritzdrucks, wobei die Hochdruckpumpe (7) ein Gehäuse (13) aufweist, in dem ein Spülpfad (16) verläuft, um die Hochdruckpumpe (7) während des Betriebs mit dem Kraftstoff zu spülen, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülpfad (16) ein Teilstück der Zuleitung (6.1, 6.2) von der Vorförderpumpe (1) zu der Hochdruckpumpe (7) bildet.
einer Vorförderpumpe (1) zur Förderung von Kraftstoff aus ei nem Kraftstofftank (4),
einer stromabwärts der Vorförderpumpe (1) angeordneten und mit der Vorförderpumpe (1) über eine Zuleitung (6.1, 6.2) verbundenen Hochdruckpumpe (7) zur Erzeugung des zur Ein spritzung des Kraftstoffs in einen Brennraum der Brennkraft maschine erforderlichen Einspritzdrucks, wobei die Hochdruckpumpe (7) ein Gehäuse (13) aufweist, in dem ein Spülpfad (16) verläuft, um die Hochdruckpumpe (7) während des Betriebs mit dem Kraftstoff zu spülen, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülpfad (16) ein Teilstück der Zuleitung (6.1, 6.2) von der Vorförderpumpe (1) zu der Hochdruckpumpe (7) bildet.
2. Einspritzanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Gehäuse (13) der Hochdruckpumpe (7) eine Spülzu
leitung (14) und eine Spülableitung (15) angeordnet ist, wo
bei der Spülpfad (16) in dem Gehäuse (13) der Hochdruckpumpe
(7) zwischen der Spülzuleitung (14) und der Spülableitung
(15) verläuft.
3. Einspritzanlage nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hochdruckpumpe (7) eine Einlaßöffnung (17) zur Auf
nahme des zu pumpenden Kraftstoffs und eine Auslaßöffnung zur
Abgabe des zu pumpenden Kraftstoffs aufweist,
wobei die Spülzuleitung (14) zur Aufnahme des Kraftstoffs mit
der Vorförderpumpe (1) verbunden ist,
während die Einlaßöffnung (17) zur Aufnahme des zur Spülung
verwendeten Kraftstoffs mit der Spülableitung (15) verbunden
ist.
4. Einspritzanlage nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Spülableitung (15) und der Einlaßöffnung
(17) der Hochdruckpumpe (7) ein steuerbares Ventil (18) ange
ordnet ist.
5. Einspritzanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Spülpfad (16) ausgangsseitig im Inneren der Hoch
druckpumpe (7) mit der Einlaßöffnung (17) der Hochdruckpumpe
(7) verbunden ist.
6. Einspritzanlage nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Gehäuse (13) der Hochdruckpumpe (7) stromabwärts
vor der Einlaßöffnung (17) der Hochdruckpumpe (7) ein Volu
menstromregelventil angeordnet ist.
7. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2
bis 6,
gekennzeichnet durch
ein stromabwärts der Hochdruckpumpe (7) angeordnetes Hoch
druckregelventil (10), das ausgangsseitig mit der Spülzulei
tung (14) verbunden ist und beim Überschreiten eines vorgege
benen Kraftstoffdrucks am Ausgang der Hochdruckpumpe (7) ei
nen Teil des von der Hochdruckpumpe (7) geförderten Kraft
stoffs abzweigt und dem Spülpfad (16) zuführt.
8. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (13) der Hochdruckpumpe (7) eine mit dem
Spülpfad (16) verbundene Leckageableitung (21) aufweist, die
ausgangsseitig in den Kraftstofftank (4) mündet, um über
schüssigen Kraftstoff zurückzuführen.
9. Einspritzanlage nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Strömungswiderstand der Leckageleitung (21) größer
ist als der Strömungswiderstand des stromabwärts gelegenen
Teilstücks (6.1) der Zuleitung zwischen der Vorförderpumpe
(1) und der Hochdruckpumpe (7).
10. Einspritzanlage nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Leckageleitung (21) ein steuerbares Ventil ange
ordnet ist, um den über den Spülpfad (16) fließenden Kraft
stoff unabhängig von dem Förderstrom der Hochdruckpumpe (7)
steuern zu können.
11. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorförderpumpe (1) elektrisch betrieben ist.
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