EP1119704A1 - Pumpenanordnung zur kraftstoffhochdruckerzeugung - Google Patents

Pumpenanordnung zur kraftstoffhochdruckerzeugung

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EP1119704A1 EP99936424A EP99936424A EP1119704A1 EP 1119704 A1 EP1119704 A1 EP 1119704A1 EP 99936424 A EP99936424 A EP 99936424A EP 99936424 A EP99936424 A EP 99936424A EP 1119704 A1 EP1119704 A1 EP 1119704A1
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    • F04B49/22—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by means of valves
    • F04B49/225—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by means of valves with throttling valves or valves varying the pump inlet opening or the outlet opening
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    • F04B49/24—Bypassing
    • F04B49/246—Bypassing by keeping open the outlet valve

Definitions

  • the invention relates to a pump arrangement according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a pump arrangement is already known (DE 195 49 108 AI), in which the flow control valve, in its position blocking the flow to the high-pressure pump, controls the fuel supplied by the low-pressure pump to the fuel tank.
  • a flow control valve designed as a slide valve has a more or less large leakage current due to its design.
  • the suction of the leakage current through one or more of the pump elements of the high-pressure pump should be avoided.
  • High-pressure pump in the "zero delivery" operating state does not deliver fuel because the differential pressure valve is not overcome by the leakage current of the flow control valve.
  • the suction valves of the high-pressure pump can be set to a very low opening pressure, which in turn ensures that the pump elements are evenly filled with fuel in the "partial filling" operating state "ensures. Opening pressure tolerances and changes over the lifespan of suction valves set in this way have only a minor influence on the equal delivery of the pump elements.
  • An embodiment of the invention is shown schematically simplified in the drawing using a hydraulic circuit diagram for a pump arrangement for generating high fuel pressure and is explained in more detail in the following description.
  • High-pressure fuel generation is intended for a fuel injection system used in internal combustion engines, in particular a common rail injection system.
  • the pump arrangement has a low-pressure pump 1, which is connected on the suction side to a diesel fuel, for example containing fuel tank 2 is connected.
  • a delivery line 3 extends from the low-pressure pump 1 on the pressure side, in which a flow control valve 4 and a differential pressure valve 5 are arranged in succession downstream. Between the flow control valve 4 and the
  • Differential pressure valve 5 extends from the delivery line 3 to the return line 6 leading to the fuel tank 2.
  • a throttle 7 is arranged in the return line 6.
  • the pump arrangement also includes a high-pressure pump 10 with three pump elements 11. These each have a pump piston 12 and a suction valve 14 and pressure valve 15 connected to a displacement chamber 13 of the pump element 11.
  • the delivery line 3 is connected to the suction valves 14 of the pump elements 11 after a branch following the outflow side of the differential pressure valve 5.
  • Line branches of a high-pressure fuel line 18 extend from the pressure valves 15 of the pump elements 11 and lead to a high-pressure fuel reservoir (not shown) of the fuel injection system.
  • the low-pressure pump 1 and the high-pressure pump 10 of the pump arrangement are each protected against overload by pressure relief valves, not shown.
  • the fuel drawn from the fuel tank 2 by the low-pressure pump 1 is used by the low-pressure pump 1 .
  • the low-pressure pump 1 and the high-pressure pump 10 are constant pumps.
  • the suction valves 14 of the pump elements 11 of the high-pressure pump 10 are, as shown schematically in simplified form, as an unloaded check valve. Deviating from the illustration, the suction valves 14 can also be designed as spring-loaded check valves. It is essential to the invention that the suction valves 14 are set to a very low opening pressure.
  • the differential pressure valve 5 in the delivery line 3 has an opening pressure which is greater than that of the suction valves 14.
  • the flow control valve 4 arranged upstream of the differential pressure valve 5 in the delivery line 3 is designed as a slide valve and consequently has a fuel leakage flow in its closed position, which follows the flow control valve in the throttled return line 6 is derived without switching the differential pressure valve to its open position.

Abstract

Die Pumpenanordnung weist eine Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter (2) ansaugende Niederdruckpumpe (1) und eine Hochdruckpumpe (10) mit mehreren Pumpenelementen (11) auf. Eine Förderleitung (3) führt von der Niederdruckpumpe (1) zu einem Saugventil (14) der jeweiligen Pumpenelemente (11). In der Förderleitung (3) sind ein Stromregelventil (4) in Schieberbauart und ausgangsseitig von diesem ein Differenzdruckventil (5) angeordnet. Zwischen den beiden Ventilen (4, 5) ist eine zum Kraftstoffbehälter (2) führende Rücklaufleitung (6) abgezweigt. Das Differenzdruckventil (5) weist einen Öffnungsdruck auf, welcher grösser ist als derjenige der Saugventile (14). Hierdurch wird bei Nullförderung der Hochdruckpumpe (10) ein Ansaugen von Kraftstoff durch die Pumpenelemente (11) vermieden, bei Betrieb der Hochdruck pumpe (10) mit Teilfüllung jedoch eine weitgehend gleichmässige Befüllung der Pumpenelemente (11) mit Kraftstoff erzielt. Die Pumpenanordnung zur Kraftstoffhochdruckerzeugung ist bei in Brennkraftmaschinen eingesetzten Kraftstoffeinspritzsystemen, insbesondere Common-Rail-Einspritzsystemen, verwendbar.

Description

Pumpenanordnung zur Kraftstoffhochdruckerzeugung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Pumpenanordnung nach der Gattung des Patentanspruchs 1.
Es ist schon eine solche Pumpenanordnung bekannt (DE 195 49 108 AI) , bei welcher das Stromregelventil in seiner den Förderstrom zur Hochdruckpumpe absperrenden Stellung den von der Niederdruckpumpe herangeführten Kraftstoff zum Kraftstoffbehälter absteuert. Ein in Schieberbauart ausgebildetes Stromregelventil hat bauartbedingt einen mehr oder weniger großen Leckstrom. Im Betriebszustand „Nullförderung" der Hochdruckpumpe soll jedoch das Ansaugen des Leckstroms durch eines oder mehrere der Pumpenelemente der Hochdruckpumpe vermieden werden. Dies erfordert das Einstellen der Saugventile der Hochdruckpumpe auf einen relativ hohen Öffnungsdruck mit der nachteiligen Folge, daß im Betriebszustand „Teilfüllung" Öffnungsdruck- und Durchflußtoleranzen eine ungleichmäßige Füllung der
Pumpenelemente und damit eine ungleichförmige Förderung der Hochdruckpumpe bewirken. Unterschiedliches
Verschleißverhalten der Saugventile über die Lebensdauer der Pumpe kann zu einer weiteren Verschlechterung der Gleichförderung führen. Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Pumpenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die
Hochdruckpumpe im Betriebszustand „Null-Förderung" keinen Kraftstoff fördert, weil das Differenzdruckventil vom Leckstrom des Stromregelventils nicht überwunden wird. Demzufolge können die Saugventile der Hochdruckpumpe auf einen sehr niedrigen Öffnungsdruck eingestellt werden, was wiederum die gleichmäßige Füllung der Pumpenelemente mit Kraftstoff im Betriebszustand „Teilfüllung" sicherstellt. Öffnungsdrucktoleranzen und -änderungen über die Lebensdauer derart eingestellter Saugventile haben nur einen geringen Einfluß auf die Gleichförderung der Pumpenelemente.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung ist im Anspruch 2 angegeben.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Hydraulikschaltplans für eine Pumpenanordnung zur Kraftstoffhochdruckerzeugung schematisch vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert .
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die dargestellte Pumpenanordnung zur
Kraftstoffhochdruckerzeugung ist für ein in Brennkraftmaschinen eingesetztes Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere Common-Rail-Einspritzsystem, bestimmt. Die Pumpenanordnung weist eine Niederdruckpumpe 1 auf, welche saugseitig an einen beispielsweise Dieselkraftstoff enthaltenden Kraftstoffbehälter 2 angeschlossen ist . Von der Niederdruckpumpe 1 geht druckseitig eine Förderleitung 3 aus, in welcher stromabwärts aufeinanderfolgend ein Stromregelventil 4 und ein Differenzdruckventil 5 angeordnet sind. Zwischen dem Stromregelventil 4 und dem
Differenzdruckventil 5 geht von der Förderleitung 3 eine zum Kraftstoffbehälter 2 führende Rücklaufleitung 6 aus. In der Rücklaufleitung 6 ist eine Drossel 7 angeordnet .
Zu der Pumpenanordnung gehört außerdem eine Hochdruckpumpe 10 mit drei Pumpenelementen 11. Diese weisen jeweils einen Pumpenkolben 12 und ein an einen Verdrängerraum 13 des Pumpenelements 11 angeschlossenes Saugventil 14 und Druckventil 15 auf. Die an einem Hubring 16 durch Federkraft abgestützten Pumpenkolben 12 sind von einer Exzenterwelle 17 antreibbar, welche ebenso wie die Niederdruckpumpe 1 mit der nicht dargestellten Brennkraftmaschine gekoppelt ist. Die Förderleitung 3 ist nach einer abströmseitig auf das Differenzdruckventil 5 folgenden Verzweigung an die Saugventile 14 der Pumpenelemente 11 angeschlossen. Von den Druckventilen 15 der Pumpenelemente 11 gehen Leitungszweige einer Kraftstoffhochdruckleitung 18 aus, welche zu einem nicht dargestellten Kraftstoffhochdruckspeicher des Kraftstoffeinspritzsystems führt. Die Niederdruckpumpe 1 und die Hochdruckpumpe 10 der Pumpenanordnung sind jeweils durch nicht dargestellte Druckbegrenzungsventile vor Überlastung geschützt .
Der von der Niederdruckpumpe 1 aus dem Kraftstoffbehälter 2 angesaugte Kraftstoff wird von dem als
Proportionalmagnetventil ausgebildeten Stromregelventil 4 mengenmäßig bemessen und durch das geöffnete Differenzdruckventil 5 an die Hochdruckpumpe 10 abgegeben. Diese hebt den Druck des geförderten Kraftstoffes auf ein relativ hohes Druckniveau an und gibt diesen durch die Kraftstoffhochdruckleitung 18 in den KraftstoffSpeicher ab, an den Kraftstoffinjektoren der Brennkraftmaschine angeschlossen sind. Ein geringer Teil des Förderstroms der Niederdruckpumpe 1 gelangt nach dem Stromregelventil 4 durch die gedrosselte Rücklaufleitung 6 zurück in den Kraftstoffbehälter 2. Die vom Kraftstoffbedarf der Brennkraftmaschine abhängige Förderung der Hochdruckpumpe 10 wird als mit dem Stromregelventil 4 eingestellte Mengenregelung durch Saugdrosselung bezeichnet.
Von der Bauart her sind die Niederdruckpumpe 1 und die Hochdruckpumpe 10 Konstantpumpen.
Die Saugventile 14 der Pumpenelemente 11 der Hochdruckpumpe 10 sind, wie schematisch vereinfacht dargestellt, als unbelastetes Rückschlagventil ausgebildet. Abweichend von der Darstellung können die Saugventile 14 auch als federbelastete Rückschlagventile ausgebildet sein. Erfindungswesentlich ist jedoch, daß die Saugventile 14 auf einen sehr niedrigen Öffnungsdruck eingestellt sind. Demgegenüber hat das Differenzdruckventil 5 in der Förderleitung 3 einen Öffnungsdruck, der größer ist als derjenige der Saugventile 14. Das stromaufwärts des Differenzdruckventils 5 in der Förderleitung 3 angeordnete Stromregelventil 4 ist in Schieberbauart ausgeführt und hat demzufolge in seiner Schließstellung einen Kraftstoff- Leckstrom, welcher nach dem Stromregelventil in die gedrosselte Rücklaufleitung 6 abgeleitet wird, ohne das Differenzdruckventil in seine Durchlaßstellung zu schalten.
In der Sperrstellung des Stromregelventils 4 wird daher mittels des Differenzdruckventils 5 sichergestellt, daß die Pumpenelemente 11 keinen Kraftstoff ansaugen können und die Hochdruckpumpe 10 im Betriebszustand „Null-Förderung" arbeitet. Für einen Betriebszustand „Teil-Förderung" wird mittels des Stromregelventils 4 ein Kraftstoff-Förderstrom eingestellt, dessen Druck das Differenzdruckventil 5 umschaltet, so daß die Pumpenelemente 11 Kraftstoff ansaugen und in die Kraftstoffhochdruckleitung 18 abgeben können. Dabei ist durch den niedrigen Öffnungsdruck der Saugventile 14 eine gleichmäßige Füllung der Pumpenelemente 11 erzielt. Mit der Gleichförderung der Pumpenelemente 11 werden Druckschwankungen im Kraftstoffhochdruckbehälter weitgehend vermieden.

Claims

Ansprüche
1. Pumpenanordnung zur Kraftstoffhochdruckerzeugung für ein in Brennkraftmaschinen eingesetztes
Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere Common-Rail- Einspritzsystem, mit einer Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter (2) ansaugenden Niederdruckpumpe (1) , einer Hochdruckpumpe (10) mit mehreren Pumpenelementen (11) , einer von der Niederdruckpumpe (1) zu der Hochdruckpumpe (10) führenden Förderleitung (3) , an welche ein Saugventil
(14) des jeweiligen Pumpenelements (11) angeschlossen ist, einem Stromregelventil (4) in Schieberbauart in der
Förderleitung (3) , sowie mit einer ausgangsseitig des Stromregelventils (4) angeschlossenen Rücklaufleitung (6) , dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklaufleitung (6) zwischen dem Stromregelventil
(4) und der Hochdruckpumpe (10) an die Förderleitung (3) angeschlossen ist und daß in der Förderleitung (3) zwischen dem Anschluß der
Rücklaufleitung (6) und den Saugventilen (14) der
Hochdruckpumpe (10) ein Differenzdruckventil (5) angeordnet ist, dessen Öffnungsdruck größer ist als derjenige der
Saugventile (14) .
2. Pumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugventil (14) der Pumpenelemente (11) ein unbelastetes oder ein federbelastetes Rückschlagventil ist.
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