DE19941850A1 - Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
Einspritzanlage für eine BrennkraftmaschineInfo
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Abstract
Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Common-Rail-Einspritzanlage, mit einer Vorförderpumpe (1) zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (4), einer der Vorförderpumpe (1) stromabwärts nachgeordneten Hochdruckpumpe (6) mit mindestens einem Einlaßventil, das beim Überschreiten eines vorgegebenen Öffnungsdifferenzdrucks öffnet, einer stromabwärts der Vorförderpumpe (1) abzweigenden und ausgangsseitig mit der Hochdruckpumpe (6) verbundenen Spülleitung (13) zur Spülung der Hochdruckpumpe (6) mit dem Kraftstoff, einem in der Spülleitung (13) angeordneten Differenzdruckventil (16), das den über die Spülleitung (13) abzweigenden Kraftstoffstrom erst beim Überschreiten eines vorgegebenen Öffnungsdifferenzdrucks freigibt, um den Druckaufbau beim Anlassen der Brennkraftmaschine zu beschleunigen, wobei der Öffnungsdifferenzdruck des in der Spülleitung (13) angeordneten Differenzdruckventils (16) kleiner gleich 2 bar und der Öffnungsdifferenzdruck des Einlaßventils der Hochdruckpumpe kleiner gleich 0,9 bar ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Einspritzanlage für eine Brenn
kraftmaschine, insbesondere eine Common-Rail-Einspritzanlage
für einen Dieselmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen weisen üblicherweise
eine Vorförderpumpe auf, die den einzuspritzenden Kraftstoff
über einen Kraftstoffilter aus einem Kraftstofftank fördert
und an eine Hochdruckpumpe weiterleitet, die den zur Ein
spritzung des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftma
schine erforderlichen Einspritzdruck erzeugt, wobei die Hoch
druckpumpe im Falle einer Common-Rail-Einspritzanlage aus
gangsseitig mit einem Druckspeicher (englisch: common rail)
verbunden ist, aus dem die einzelnen Injektoren den Kraft
stoff beziehen.
Zwischen der Vorförderpumpe und der Hochdruckpumpe zweigt üb
licherweise eine Spülleitung ab, die ausgangsseitig mit dem
Gehäuse der Hochdruckpumpe verbunden ist, um die Hochdruck
pumpe im Betrieb mit Kraftstoff zu spülen, was eine Kühlung
und Schmierung der Hochdruckpumpe bewirkt. Der zur Spülungs
zwecken verwendete Kraftstoff wird dann anschließend über ei
ne Rückführleitung in den Kraftstofftank zurückgeführt. Pro
blematisch ist hierbei bekanntermaßen, daß der über die
Spülleitung abgezweigte Kraftstoff beim Anlassen der Brenn
kraftmaschine den Druckaufbau an der Ansaugseite der Hoch
druckpumpe verzögert oder gar verhindert, so daß die Brenn
kraftmaschine nur mit Verspätung oder gar nicht anspringt.
Bei derartigen Einspritzanlagen ist deshalb herkömmlicherwei
se in der Spülleitung ein Differenzdruckventil angeordnet,
das den Kraftstoffstrom durch die Spülleitung sperrt, bis der
Kraftstoffdruck an der Ausgangsseite der Hochdruckpumpe einen
vorgegebenen Wert überschreitet, wobei der Öffnungsdifferenz
druck des in der Spülleitung angeordneten Differenzdruckven
tils größer ist als die Summe aus dem Öffnungsdifferenzdruck
der Einlaßventile der Hochdruckpumpe und den Druckverlusten
auf der dazwischenliegenden Leitung, so daß die Spülung der
Hochdruckpumpe erst nach dem Erreichen des Betriebsdrucks der
Hochdruckpumpe einsetzt. So liegt der Öffnungsdifferenzdruck
der Einlaßventile der Hochdruckpumpe herkömmlicherweise zwi
schen 1,5 und 1,8 bar, während der Öffnungsdifferenzdruck des
in der Spülleitung angeordneten Differenzdruckventils her
kömmlicherweise im Bereich zwischen 2,0 und 2,4 bar liegt.
Nachteilig an dieser bekannten Dimensionierung der Öffnungs
differenzdrücke der Einlaßventile der Hochdruckpumpe und des
in der Spülleitung angeordneten Differenzdruckventils ist,
daß eine relativ starke Vorförderpumpe erforderlich ist, um
den zur Öffnung der Ventile erforderlichen Kraftstoffdruck zu
erzeugen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Ein
spritzanlage der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die
den Einsatz einer Vorförderpumpe mit einem geringeren Aus
gangsdruck ermöglicht.
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, für die
Einlaßventile der Hochdruckpumpe sowie für das in der
Spülleitung angeordnete Differenzdruckventil geringere Öff
nungsdifferenzdrucke vorzusehen, wobei der Öffnungsdifferenz
druck der Einlaßventile der Hochdruckpumpe erfindungsgemäß
kleiner oder gleich 0,9 bar und der Öffnungsdifferenzdruck
des in der Spülleitung angeordneten Differenzdruckventils
kleiner oder gleich 2 bar ist.
Vorzugsweise liegt der Öffnungsdifferenzdruck des in der
Spülleitung angeordneten Differenzdruckventils zwischen 1,0
und 1,3 bar, während der Öffnungsdifferenzdruck des Eingangs
ventils der Hochdruckpumpe vorzugsweise im wesentlichen
gleich 0,7 bar ist, was vorteilhaft eine optimale Dimensio
nierung der Vorförderpumpe erlaubt.
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Absenkung der Öffnungs
differenzdrucke des in der Spülleitung angeordneten Diffe
renzdruckventils und der Einlaßventile der Hochdruckpumpe ist
insbesondere, daß eine weniger leistungsfähige Vorförderpumpe
mit einem geringeren Ausgangsdruck verwendet werden kann, was
auch den Einsatz einer elektrischen Vorförderpumpe erlaubt.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusam
men mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zei
gen:
Fig. 1 als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
eine Common-Rail-Einspritzanlage für eine Brenn
kraftmaschine
Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Einspritzanlage
weist zur Förderung von Kraftstoff eine Vorförderpumpe 1 auf,
die von einer Antriebswelle 2 mechanisch angetrieben wird,
wobei die Antriebswelle 2 mit der Motorwelle der Brenn
kraftmaschine fest gekoppelt ist. Alternativ ist es jedoch
auch möglich, eine elektrisch betriebene Vorförderpumpe ein
zusetzen, was eine Steuerung der Förderleistung der Vorför
derpumpe unabhängig von der Förderleistung der Hochdruckpumpe
erlaubt.
Die Vorförderpumpe 1 ist ausgangsseitig mit einem Vordruck
regler 5 verbunden, der beim Überschreiten eines vorgegebenen
Kraftstoffdrucks an der Ausgangsseite der Vorförderpumpe 1
einen Teil des von der Vorförderpumpe 1 geförderten Kraft
stoffs zur Ansaugseite der Vorförderpumpe zurückführt und da
durch im normalen Betrieb den Kraftstoffdruck an der Aus
gangsseite der Vorförderpumpe 1 weitgehend konstant hält.
Ausgangsseitig ist die Vorförderpumpe 1 weiterhin mit einer
Hochdruckpumpe 6 verbunden, die den zur Einspritzung des
Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine erfor
derlichen relativ hohen Einspritzdruck erzeugt. Die Hoch
druckpumpe 6 ist hierbei in herkömmlicher Weise als Radial
kolbenpumpe mit drei Pumpzylindern aufgebaut, so daß auf eine
detaillierte Beschreibung der Hochdruckpumpe 6 verzichtet
werden kann.
Die Hochdruckpumpe 6 ist stromabwärts mit einem Druckspeicher
7 (englisch: common-rail) verbunden, aus dem mehrere Injekto
ren 8.1 bis 8.4 den Kraftstoff zur Einspritzung in die ein
zelnen Brennräume der Brennkraftmaschine beziehen. Jeder der
Injektoren 8.1 bis 8.4 ist hierbei einem Brennraum der Brenn
kraftmaschine zugeordnet und wird elektronisch angesteuert,
um den Kraftstoff einzuspritzen.
Zur Regelung des Einspritzdrucks ist die Hochdruckpumpe 6
ausgangsseitig weiterhin mit einem Hochdruckregelventil 9
verbunden, das von einer elektronischen Steuereinheit 10 (ECU
- electronic control unit) gesteuert wird, wobei die elektro
nische Steuereinheit 10 über einen Drucksensor 11 den Kraft
stoffdruck in dem Druckspeicher 7 mißt und das Hochdruckre
gelventil 9 in Abhängigkeit von den gemessenen Kraftstoff
druck ansteuert. So wird das Hochdruckregelventil 9 beim
Überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks in dem
Druckspeicher 7 geöffnet, so daß ein Teil des von der Hoch
druckpumpe 6 geförderten Kraftstoffs in den Kraftstofftank 4
zurückgeführt wird.
Weiterhin weist die dargestellte Einspritzanlage zwischen der
Vorförderpumpe 1 und der Hochdruckpumpe 6 ein Volumenstrom
regelventil 12 auf, das ebenfalls von der elektronischen
Steuereinheit 10 in Abhängigkeit von dem durch den Druck
sensor 11 gemessenen Kraftstoffdruck sowie in Abhängigkeit
von weiteren Eingangsgrößen gesteuert wird. Das Volumenstrom
regelventil erlaubt also eine niederdruckseitige Steuerung
des der Hochdruckpumpe 6 zugeführten Kraftstoffstroms.
Schließlich zweigt zwischen der Vorförderpumpe 1 und dem Vo
lumenstromregelventil 12 eine Spülleitung 13 ab, die aus
gangsseitig in das Gehäuse der Hochdruckpumpe 6 mündet, um
das Gehäuse der Hochdruckpumpe 6 während des normalen Be
triebs mit Kraftstoff zu spülen, was eine Kühlung und Schmie
rung der Hochdruckpumpe 6 bewirkt. Der zu Spülungszwecken
verwendete Kraftstoff verläßt die Hochdruckpumpe 6 anschlie
ßend wieder und wird über eine Rückführleitung 14 in den
Kraftstofftank 4 zurückgeführt. In der Spülleitung 13 ist
hierbei eine Drossel 15 angeordnet, um den zu Spülungszwecken
abgezweigten Kraftstoffstrom zu begrenzen.
Weiterhin ist in der Spülleitung 13 ein Differenzdruckventil
16 angeordnet, das den über die Spülleitung 13 abzweigenden
Kraftstoffstrom erst beim Überschreiten eines vorgegebenen
Kraftstoffdrucks der Ausgangsseite der Vorförderpumpe 1 frei
gibt. Wichtig ist hierbei, daß der Öffnungsdifferenzdruck des
Differenzdruckventils 16 größer als die Summe des Öffnungs
differenzdrucks der Einlaßventile der Hochdruckpumpe 6 und
der dazwischenliegenden Leitung ist, damit die Spülung der
Hochdruckpumpe 6 erst einsetzt, wenn der Betriebsdruck der
Hochdruckpumpe 6 erreicht ist. Dies ist wichtig, da andern
falls der über die Spülleitung 13 abgezweigte Kraftstoffstrom
den Druckaufbau an der Ansaugseite der Hochdruckpumpe 6 ver
zögert oder gar verhindert, so daß die Brennkraftmaschine nur
mit Verspätung oder gar nicht anspringen würde. Erfindungsge
mäß beträgt der Öffnungsdifferenzdruck des in der Spülleitung
13 angeordneten Differenzdruckventils 1,0 bar, während der
Öffnungsdifferenzdruck der Einlaßventile der Hochdruckpumpe 6
0,7 bar beträgt, was eine optimale Dimensionierung der Vor
förderpumpe 1 ermöglicht.
Weiterhin ist zu erwähnen, daß das Differenzdruckventil 16
ein hystereseartiges Schaltverhalten aufweist, indem das Dif
ferenzdruckventil 16 nach dem Öffnen erst bei geringerem Of
fenhaltedruck wieder schließt, der im vorliegenden Fall 0,8
bar beträgt. Dies ist vorteilhaft, da so im normalen Betrieb
bei geöffnetem Druckdifferenzventil 16 der Druckverlust über
dem Druckdifferenzventil 16 verringert wird.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf
das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel.
Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von
der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gear
teten Ausführungen Gebrauch macht.
Claims (6)
1. Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere
Common-Rail-Einspritzanlage, mit
einer Vorförderpumpe (1) zur Förderung von Kraftstoff aus ei nem Kraftstofftank (4),
einer der Vorförderpumpe (1) stromabwärts nachgeordneten Hochdruckpumpe (6) mit mindestens einem Einlaßventil, das beim Überschreiten eines vorgegebenen Öffnungsdifferenzdrucks öffnet,
einer stromabwärts der Vorförderpumpe (1) abzweigenden und ausgangsseitig mit der Hochdruckpumpe (6) verbundenen Spül leitung (13) zur Spülung der Hochdruckpumpe (6) mit dem Kraftstoff,
einem in der Spülleitung (13) angeordneten Differenzdruck ventil (16), das den über die Spülleitung (13) abzweigenden Kraftstoffstrom erst beim Überschreiten eines vorgegebenen Öffnungsdifferenzdrucks freigibt, um den Druckaufbau beim An lassen der Brennkraftmaschine zu beschleunigen,
wobei der Öffnungsdifferenzdruck des in der Spülleitung (13) angeordneten Differenzdrucksventils (16) größer als der Öff nungdruck des Einlaßventils der Hochdruckpumpe (6) ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Öffnungsdifferenzdruck des in der Spülleitung (13) angeordneten Differenzdrucksventils (16) kleiner gleich 2 bar und der Öffnungsdifferenzdruck des Einlaßventils der Hoch druckpumpe kleiner gleich 0,9 bar ist.
einer Vorförderpumpe (1) zur Förderung von Kraftstoff aus ei nem Kraftstofftank (4),
einer der Vorförderpumpe (1) stromabwärts nachgeordneten Hochdruckpumpe (6) mit mindestens einem Einlaßventil, das beim Überschreiten eines vorgegebenen Öffnungsdifferenzdrucks öffnet,
einer stromabwärts der Vorförderpumpe (1) abzweigenden und ausgangsseitig mit der Hochdruckpumpe (6) verbundenen Spül leitung (13) zur Spülung der Hochdruckpumpe (6) mit dem Kraftstoff,
einem in der Spülleitung (13) angeordneten Differenzdruck ventil (16), das den über die Spülleitung (13) abzweigenden Kraftstoffstrom erst beim Überschreiten eines vorgegebenen Öffnungsdifferenzdrucks freigibt, um den Druckaufbau beim An lassen der Brennkraftmaschine zu beschleunigen,
wobei der Öffnungsdifferenzdruck des in der Spülleitung (13) angeordneten Differenzdrucksventils (16) größer als der Öff nungdruck des Einlaßventils der Hochdruckpumpe (6) ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Öffnungsdifferenzdruck des in der Spülleitung (13) angeordneten Differenzdrucksventils (16) kleiner gleich 2 bar und der Öffnungsdifferenzdruck des Einlaßventils der Hoch druckpumpe kleiner gleich 0,9 bar ist.
2. Einspritzanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Öffnungsdifferenzdruck des in der Spülleitung (13)
angeordneten Differenzdrucksventils (16) zwischen 1,0 bar und
1,3 bar liegt und der Öffnungsdifferenzdruck des Einlaßven
tils der Hochdruckpumpe (6) im wesentlichen gleich 0,7 bar
ist.
3. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das in der Spülleitung (13) angeordnete Differenzdruck
ventil (16) nach dem Öffnen erst beim Unterschreiten eines
vorgegebenen Offenhaltedrucks wieder schließt, wobei der Of
fenhaltedruck geringer als der Öffnungsdifferenzdruck ist.
4. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorförderpumpe (1) elektrisch betrieben ist.
5. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Spülleitung (13) eine Drossel (15) angeordnet ist.
6. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Vorförderpumpe (1) und der Hochdruckpumpe
(6) ein steuerbares Ventil (12) angeordnet ist, dessen Be
triebsdruck größer ist als die Öffnungsdifferenzdrucke des in
der Spülleitung (13) angeordneten Differenzdruckventils (16)
und des Einlaßventils der Hochdruckpumpe (6).
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Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE |
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R071 | Expiry of right |