EP1262659B1 - Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1262659B1
EP1262659B1 EP20020011016 EP02011016A EP1262659B1 EP 1262659 B1 EP1262659 B1 EP 1262659B1 EP 20020011016 EP20020011016 EP 20020011016 EP 02011016 A EP02011016 A EP 02011016A EP 1262659 B1 EP1262659 B1 EP 1262659B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
pressure
valve
internal combustion
combustion engine
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP20020011016
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP1262659A3 (de
EP1262659A2 (de
Inventor
Helmut Rembold
Winfried Moser
Uwe Mueller
Harald Lang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1262659A3 publication Critical patent/EP1262659A3/de
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Publication of EP1262659B1 publication Critical patent/EP1262659B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/005—Pressure relief valves
    • F02M63/0052—Pressure relief valves with means for adjusting the opening pressure, e.g. electrically controlled
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    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
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    • F02M63/025—Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure from the common rail
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/02—Fuel evaporation in fuel rails, e.g. in common rails
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/60—Fuel-injection apparatus having means for facilitating the starting of engines, e.g. with valves or fuel passages for keeping residual pressure in common rails

Definitions

  • the invention relates to a fuel system according to the preamble of claim 1 and an internal combustion engine and a method for operating an internal combustion engine according to the independent claims.
  • a fuel system in which two pumps connected in series deliver the fuel from a fuel tank to a fuel rail, commonly referred to as a "rail".
  • the fuel rail In the fuel rail, the fuel is stored under relatively high pressure.
  • injection valves To the fuel rail injection valves are connected, which inject the fuel directly into the corresponding combustion chambers.
  • the pressure in the fuel rail is controlled by a pressure valve.
  • fuel is returned from the fuel manifold via a return line in the fuel tank.
  • the pressure in the fuel rail is reduced after stopping.
  • due to heat conduction from the engine block ago it can then in the in the fuel manifold existing fuel to form vapor bubbles that make it difficult to restart the engine.
  • the pressure of the fuel delivered by the first of the two fuel pumps is increased in order to eliminate possibly existing vapor bubbles as quickly as possible from the fuel system. However, this takes a certain amount of time.
  • EP 1 092 863 A2 discloses a pressure control valve for a fuel system, the valve element is acted upon by a spring in the closed position. The opening pressure is relatively low and can be increased by an electromagnetic actuator.
  • US 5,558,068 describes a solenoid valve for a fuel injection system which is opened at startup to purge vapor bubbles from a fuel rail.
  • DE 199 36 287 A1 discloses a demand control for a fuel delivery module in which a check valve maintains high pressure in a low pressure region after the engine has been shut down.
  • US 6,024,064 describes a high-pressure fuel system with a pressure control valve, which can be additionally forcibly opened by means of an electromagnetic actuator.
  • the invention relates to a fuel system with the features of claim 1, and an internal combustion engine and a method with the independent claims.
  • the fuel system according to the invention has the advantage that vapor bubbles can not form at all, since the pressure in the fuel manifold is maintained at a high level even when the internal combustion engine is switched off. Thus are No action is required to remove any vapor bubbles from the fuel system before restarting a hot engine.
  • the valve device is constructed so that it is closed in its non-actuated rest state, so there is no connection back from the fuel rail, for example to the fuel tank. Such a non-actuated state is generally present anyway with the internal combustion engine stopped.
  • Electrically actuated valve devices are very simple and inexpensive to produce. A de-energized state is also easily realized when the internal combustion engine.
  • An inventively provided biasing means may for example comprise a spring. The actuation of the valve element thus takes place against the force of the biasing device.
  • the biasing device is selected so that the valve device opens in the non-actuated, ie de-energized state when the pressure in the fuel rail exceeds a certain value. This measure ensures that the pressure in the fuel rail can not exceed a maximum value when the internal combustion engine is switched off. As a result, the reliability of the fuel rail and connected components is guaranteed, since heating of the fuel enclosed in the fuel rail, for example, due to heat conduction from the internal combustion engine and the associated expansion of the trapped fuel does not damage the fuel rail or enclosed components.
  • the opening pressure of the valve device in the non-actuated state is lower than the maximum permissible operating pressure of the fuel injection device, the fact is taken into account that the usual fuel injectors from a certain pressure in the fuel rail can not be safely operated.
  • the fuel injection device no longer closes securely and thus fuel reaches the combustion chamber of the internal combustion engine when the internal combustion engine is stationary. All of this is prevented by the fuel system according to the invention.
  • the opening pressure of the valve device at high speed of the internal combustion engine is higher than at low speed of the internal combustion engine. Due to this measure, the fact is again taken into account that it is favorable for consumption and emission-optimal operation of the internal combustion engine when the pressure of the fuel at the fuel injection device at low engine speed is rather low and high at high engine speed is.
  • the opening pressure of the valve device thus ensures a pressure corresponding to the respective operating state of the internal combustion engine in the fuel collecting line.
  • an internal combustion engine carries the reference numeral 10. Overall, it is symbolically indicated by a dot-dash line in the present embodiment.
  • the internal combustion engine 10 in turn comprises a fuel system 12.
  • a fuel tank 14 from which an electric fuel pump 16 delivers fuel into a fuel connection 18. Via a filter 20, the fuel reaches a high-pressure fuel pump 22. The latter is driven directly by a crankshaft of the internal combustion engine 10 in a manner not shown here. The pressure in the fuel connection 18 is adjusted by a low pressure regulator 24.
  • the high pressure fuel pump 22 further compresses the fuel pre-compressed by the electric fuel pump 16 and delivers it to a fuel rail 26. This is commonly referred to as a "rail". In it, the fuel is stored during operation of the internal combustion engine 10 under very high pressure, up to about 120 bar.
  • a plurality of fuel injectors 28 are connected to the fuel manifold 26 . In the present case, these are injectors which inject the fuel directly into corresponding combustion chambers 30.
  • the illustrated internal combustion engine 10 is therefore one with direct fuel injection.
  • the fuel can be either gasoline or diesel.
  • the pressure in the fuel rail 26 is detected by a pressure sensor 32. This supplies signals to a control and regulating device 34.
  • the fuel manifold 26 is connected to the fuel connection 18 via a fuel connection 36.
  • a pressure valve 38 is arranged, the exact configuration will be explained below.
  • the pressure valve 38 is controlled by the control and regulating device 34.
  • the valve body 40 is constructed in two parts. Im in Fig. 2 lower part 42 is a valve body 40 coaxial through hole 44 is present, which in Fig. 2 flared towards the top. The conical extension (without reference numeral) forms a valve seat for a valve ball 46. Im in Fig. 2 Upper part 48 of the valve body 40 is a likewise to the valve body 40 coaxial through-hole 50 is provided, branch off from the two radial bores 52.
  • the through-bore 44 in the lower part 42 of the valve body 40 is connected to the inlet of the pressure valve 38 and thus in the installed position with the line 36a, whereas the radial bores 52 lead to an outlet of the pressure valve 38 and thus in installation position to the line 36b.
  • a valve stem 54 is arranged, at the in Fig. 2 upper end portion of a magnet armature 56 is attached.
  • the valve stem 54 is guided in the region of the through hole 50 in a slide bush (not shown).
  • a sleeve 58 is mounted on the outer circumferential surface of the upper part 48, which with its in Fig. 3 upper area is in turn connected to a housing body 60. In this one is in Fig. 2 down blind hole 62 available.
  • a guide ring 64 is inserted into this.
  • the upper end 66 of the valve stem 54 is slidably guided.
  • the upper end 66 of the valve stem 54 is acted upon by a compression spring 68, which is supported on the base of the blind hole 62 in the housing body 60.
  • the valve ball 46 is pressed against the valve seat in the through hole 44 in the lower part 42 of the valve body 40 via the compression spring 68 and the valve stem 54.
  • a retaining ring 70 is attached outside.
  • the retaining ring 70 projects radially from the housing body 60 and is coaxial with it as a whole.
  • two ironing elements 72 are fixed, which surround a magnetic winding 74.
  • the upper portion of the housing body 60, the retaining ring 70 and the bracket members 72 are molded with plastic 76.
  • the pressure in the fuel rail 26 is detected by the pressure sensor 32 and the control valve 34, the pressure valve 38 is driven so that in the fuel rail 26 a desired pressure prevails.
  • energization of the magnet winding 74 leads to a force acting on the armature 56 in the direction of the arrow 78 force. This is superimposed on the closing force of the compression spring 68.
  • the valve ball 46 is pressed with energization of the magnetic winding 74 with less force against the valve seat, whereby the opening pressure of the pressure valve 38 can be varied.
  • the compression spring 68 is dimensioned so that the valve ball 46 against the Force of the compression spring 68 lifts off the valve seat when the pressure in the fuel rail 26 exceeds a maximum allowable value. In this way, it is ensured that when the magnetic winding 74 can no longer be energized, for example, because the power supply is interrupted by a defect, the pressure in the fuel rail 26 does not exceed a maximum allowable value.
  • the opening pressure of the pressure valve 38 By a variable energization of the magnetic winding 74, it is possible to adjust the opening pressure of the pressure valve 38 to the rotational speed of the internal combustion engine 10. For emission and consumption reasons, it is desired that the fuel pressure applied to the fuel injectors 28 is lower at low engine speeds 10 than at high engine speeds. This is normally achieved by a corresponding energization of the magnet winding 74. As a result, an opening characteristic of the pressure valve 38 can be realized, as in Fig. 3 is shown. In this case, it is ensured that the opening pressure PO of the pressure valve 38 is smaller than the maximum permissible operating pressure PV max of the fuel injection devices 28.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Brennkraftmaschine und ein verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach den nebengeordneten Ansprüchen.
  • Aus der DE 195 39 883 A1 ist ein Kraftstoffsystem bekannt, bei dem zwei in Reihe geschaltete Pumpen den Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter in eine Kraftstoff-Sammelleitung fördern, welche gemeinhin auch als "Rail" bezeichnet wird. In der Kraftstoff-Sammelleitung wird der Kraftstoff unter relativ hohem Druck gespeichert. An die Kraftstoff-Sammelleitung sind Einspritzventile angeschlossen, die den Kraftstoff direkt in entsprechende Brennräume einspritzen.
  • Der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung wird durch ein Druckventil gesteuert. Je nach Ansteuerung des Druckventils wird Kraftstoff aus der Kraftstoff-Sammelleitung über eine Rückleitung in den Kraftstoffbehälter zurückgeleitet. Bei dem bekannten Kraftstoffsystem wird nach dem Abstellen der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung abgebaut. Aufgrund von Wärmeleitung vom Motorblock her kann es allerdings dann in dem in der Kraftstoff-Sammelleitung vorhandenen Kraftstoff zur Bildung von Dampfblasen kommen, welche das Wiederanlassen der Brennkraftmaschine erschweren. Um diesen Nachteil zu beseitigen, wird bei dem bekannten Kraftstoffsystem beim Anlassen der Brennkraftmaschine der Druck des von der ersten der beiden Kraftstoffpumpen geförderten Kraftstoffes erhöht, um gegebenenfalls vorhandene Dampfblasen möglichst schnell aus dem Kraftstoffsystem zu eliminieren. Dies benötigt jedoch eine gewisse Zeit.
  • EP 1 092 863 A2 offenbart ein Druckregelventil für ein Kraftstoffsystem, dessen Ventilelement durch eine Feder in Schließstellung beaufschlagt wird. Der Öffnungsdruck ist relativ niedrig und kann durch eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung erhöht werden. US 5,558,068 beschreibt ein Magnetventil für ein Kraftstoff-Einspritzsystem, welches beim Start geöffnet wird, um Dampfblasen aus einem Kraftstoffrail zu spülen. DE 199 36 287 A1 offenbart eine Bedarfssteuerung für ein Kraftstofffördermodul, bei der ein Absperrventil den Druck in einem Niederdruckbereich nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine hoch hält. US 6,024,064 beschreibt ein Hochdruck-Kraftstoffsystem mit einem Druckregelventil, welches zusätzlich mittels einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung zwangsweise geöffnet werden kann.
  • Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, und eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren mit den nebengeordneten Patentansprüchen.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Kraftstoffsystem hat den Vorteil, dass sich Dampfblasen gar nicht erst bilden können, da der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung auf einem hohen Niveau auch bei abgestellter Brennkraftmaschine gehalten wird. Somit sind keine Maßnahmen erforderlich, um vor dem Wiederanlassen einer heißen Brennkraftmaschine eventuelle Dampfblasen aus dem Kraftstoffsystem zu entfernen. Das Anlassen einer Brennkraftmaschine, welche mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoffsystem ausgerüstet ist, erfolgt daher sehr schnell.
  • Das Beibehalten des relativ hohen Drucks in der Kraftstoff-Sammelleitung ist bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffsystem sehr einfach möglich: Die Ventileinrichtung ist so aufgebaut, dass sie in ihrem nicht betätigten Ruhezustand geschlossen ist, also keine Verbindung von der Kraftstoff-Sammelleitung zurück beispielsweise zum Kraftstoffbehälter existiert. Ein solcher nicht betätigter Zustand liegt im Allgemeinen ohnehin bei abgestellter Brennkraftmaschine vor.
  • Elektrisch betätigte Ventileinrichtungen sind sehr einfach und preiswert herzustellen. Ein stromloser Zustand ist bei abgestellter Brennkraftmaschine darüber hinaus leicht realisierbar. Eine erfindungsgemäß vorgesehene Vorspanneinrichtung kann beispielsweise eine Feder umfassen. Die Betätigung des ventilelements erfolgt also gegen die Kraft der Vorspanneinrichtung. Eine solche Ventileinrichtung baut einfach und arbeitet zuverlässig. Dabei wird die Vorspanneinrichtung so gewählt werden, dass die Ventileinrichtung im nicht betätigten, also stromlosen Zustand öffnet, wenn der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung einen bestimmten Wert überschreitet. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung bei abgestellter Brennkraftmaschine einen maximalen Wert nicht überschreiten kann. Hierdurch wird die Funktionssicherheit der Kraftstoff-Sammelleitung und angeschlossener Komponenten garantiert, da eine Erwärmung des in der Kraftstoff-Sammelleitung eingeschlossenen Kraftstoffs beispielsweise aufgrund von Wärmeleitung von der Brennkraftmaschine her und die damit verbundene Ausdehnung des eingeschlossenen Kraftstoffes nicht zu einer Beschädigung der Kraftstoff-Sammelleitung oder eingeschlossener Komponenten führen kann.
  • Indem der Öffnungsdruck der ventileinrichtung im nicht betätigten Zustand niedriger ist als der maximal zulässige Funktionsdruck der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, wird der Tatsache Rechnung getragen, dass die üblichen Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen ab einem bestimmten Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung nicht mehr sicher betätigt werden können. Außerdem besteht die Gefahr, dass bei Überschreiten des maximal zulässigen Funktionsdruckes die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nicht mehr sicher schließt und somit Kraftstoff bei stehender Brennkraftmaschine in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangt. Durch das erfindungsgemäße Kraftstoffsystem wird all dies verhindert.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Öffnungsdruck der Ventileinrichtung bei hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine höher ist als bei geringer Drehzahl der Brennkraftmaschine. Aufgrund dieser Maßnahme wird wiederum der Tatsache Rechnung getragen, dass es für einen verbrauchs- und emissionsoptimalen Betrieb der Brennkraftmaschine günstig ist, wenn der Druck des Kraftstoffes an der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung bei geringer Drehzahl der Brennkraftmaschine eher niedrig ist und bei hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine eher hoch ist. Der Öffnungsdruck der Ventileinrichtung sorgt so für einen dem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine entsprechenden Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung.
    • Zeichnung
  • Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1:
    ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffsystem mit einer Ventileinrichtung;
    Fig. 2:
    einen teilweisen Schnitt durch die Ventileinrichtung von Fig. 1; und
    Fig. 3:
    ein Diagramm, in dem der Öffnungsdruck der Ventileinrichtung von Fig. 2 über der Drehzahl der Brennkraftmaschine aufgetragen ist.
    Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In Fig. 1 trägt eine Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel nur symbolhaft durch eine strichpunktierte Linie angedeutet. Die Brennkraftmaschine 10 umfasst wiederum ein Kraftstoffsystem 12.
  • Zu diesem gehört ein Kraftstoffbehälter 14, aus dem eine elektrische Kraftstoffpumpe 16 Kraftstoff in eine Kraftstoffverbindung 18 fördert. Über einen Filter 20 gelangt der Kraftstoff zu einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 22. Diese wird auf hier nicht näher dargestellte Art und Weise direkt von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 10 angetrieben. Der Druck in der Kraftstoffverbindung 18 wird durch einen Niederdruckregler 24 eingestellt.
  • Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 22 komprimiert den von der elektrischen Kraftstoffpumpe 16 vorverdichteten Kraftstoff weiter und fördert ihn in eine Kraftstoff-Sammelleitung 26. Diese wird gemeinhin auch als "Rail" bezeichnet. In ihr ist der Kraftstoff während des Betriebs der Brennkraftmaschine 10 unter sehr hohem Druck, bis ungefähr 120 bar, gespeichert. An die Kraftstoff-Sammelleitung 26 sind mehrere Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 28 angeschlossen. Bei diesen handelt es sich vorliegend um Injektoren, welche den Kraftstoff direkt in entsprechende Brennräume 30 einspritzen. Bei der dargestellten Brennkraftmaschine 10 handelt es sich also um eine solche mit Kraftstoff-Direkteinspritzung. Beim Kraftstoff kann es sich um Benzin ebenso wie um Diesel handeln.
  • Der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 26 wird von einem Drucksensor 32 erfasst. Dieser liefert Signale an ein Steuer- und Regelgerät 34. Die Kraftstoff-Sammelleitung 26 ist über eine Kraftstoffverbindung 36 mit der Kraftstoffverbindung 18 verbunden. In der Kraftstoffverbindung 36 ist ein Druckventil 38 angeordnet, dessen genaue Ausgestaltung weiter unten erläutert wird. Das Druckventil 38 wird vom Steuer- und Regelgerät 34 angesteuert.
  • Das Druckventil 38 ist im Einzelnen wie folgt aufgebaut (vgl. Fig. 2):
    • Fig. 2 zeigt einen zylindrischen Ventilkörper 40, der in Einbaulage in eine zylindrische Ausnehmung eines in Fig. 2 nicht dargestellten Aufnahmeteils eingesetzt und an diesem befestigt ist. An diesem Aufnahmeteil sind auch die Anschlüsse für die Kraftstoffverbindung 36 vorhanden. Der zwischen dem Druckventil 38 und der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 22 liegende Bereich der Kraftstoffverbindung trägt dabei das Bezugszeichen 36a, wohingegen der zur Kraftstoffverbindung 18 hin zeigende Bereich das Bezugszeichen 36b trägt.
  • Der Ventilkörper 40 ist zweiteilig aufgebaut. Im in Fig. 2 unteren Teil 42 ist eine zum Ventilkörper 40 koaxiale Durchgangsbohrung 44 vorhanden, die sich in Fig. 2 nach oben hin konisch erweitert. Die konische Erweiterung (ohne Bezugszeichen) bildet einen Ventilsitz für eine Ventilkugel 46. Im in Fig. 2 oberen Teil 48 des Ventilkörpers 40 ist eine ebenfalls zum Ventilkörper 40 koaxiale Durchgangsbohrung 50 vorhanden, von der zwei radial verlaufende Bohrungen 52 abzweigen. Die Durchgangsbohrung 44 im unteren Teil 42 des Ventilkörpers 40 ist mit dem Einlass des Druckventils 38 und somit in Einbaulage mit der Leitung 36a verbunden, wohingegen die radialen Bohrungen 52 zu einem Auslass des Druckventils 38 und somit in Einbaulage zur Leitung 36b führen.
  • In der zentrischen Durchgangsbohrung 50 ist ein Ventilstößel 54 angeordnet, an dessen in Fig. 2 oberem Endabschnitt ein Magnetanker 56 befestigt ist. Der Ventilstößel 54 ist im Bereich der Durchgangsbohrung 50 in einer Gleitbuchse (nicht dargestellt) geführt. Im oberen Bereich des oberen Teils 48 des Ventilkörpers 40 ist auf der äußeren Mantelfläche des oberen Teils 48 eine Hülse 58 befestigt, die mit ihrem in Fig. 3 oberen Bereich wiederum mit einem Gehäusekörper 60 verbunden ist. In diesem ist ein in Fig. 2 nach unten offenes Sackloch 62 vorhanden.
  • Am in Fig. 2 unteren Ende des Sacklochs 62 ist in dieses ein Führungsring 64 eingesetzt. In diesem ist das obere Ende 66 des Ventilstößels 54 gleitend geführt. Das obere Ende 66 des Ventilstößels 54 wird von einer Druckfeder 68 beaufschlagt, die sich an der Basis des Sacklochs 62 im Gehäusekörper 60 abstützt. Über die Druckfeder 68 und den Ventilstößel 54 wird letztlich die Ventilkugel 46 gegen den Ventilsitz in der Durchgangsbohrung 44 im unteren Teil 42 des Ventilkörpers 40 gedrückt.
  • Am Gehäusekörper 60 ist außen ein Haltering 70 befestigt. Der Haltering 70 ragt radial vom Gehäusekörper 60 ab und ist insgesamt koaxial zu diesem. An dem radial äußeren Randbereich des Halterings 70 sind zwei Bügelelemente 72 befestigt, die eine Magnetwicklung 74 umgreifen. Der obere Bereich des Gehäusekörpers 60, der Haltering 70 und die Bügelelemente 72 sind mit Kunststoff 76 umspritzt.
  • Wenn die Brennkraftmaschine 10 eingeschaltet ist, wird der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 26 vom Drucksensor 32 erfasst und über das Steuer- und Regelgerät 34 das Druckventil 38 so angesteuert, dass in der Kraftstoff-Sammelleitung 26 ein gewünschter Druck herrscht. Dabei führt eine Bestromung der Magnetwicklung 74 zu einer auf den Magnetanker 56 in Richtung des Pfeiles 78 wirkenden Kraft. Diese wird der Schließkraft der Druckfeder 68 überlagert. Somit wird die Ventilkugel 46 bei einer Bestromung der Magnetwicklung 74 mit geringerer Kraft gegen den Ventilsitz gedrückt, wodurch der Öffnungsdruck des Druckventils 38 variiert werden kann.
  • Fließt kein Strom durch die Magnetwicklung 74, wird die Ventilkugel 46 mit der vollen Kraft der Druckfeder 68 gegen den Ventilsitz gedrückt. In diesem Fall ist also das Druckventil 38 geschlossen. Die Druckfeder 68 ist allerdings so bemessen, dass die Ventilkugel 46 gegen die Kraft der Druckfeder 68 vom Ventilsitz abhebt, wenn der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 26 einen maximal zulässigen Wert überschreitet. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass dann, wenn die Magnetwicklung 74 nicht mehr bestromt werden kann, weil beispielsweise die Stromversorgung durch einen Defekt unterbrochen ist, der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 26 einen maximal zulässigen Wert nicht überschreitet.
  • Somit wird die Funktionssicherheit der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 28, welche nur bis zu einem bestimmten maximalen Druck sicher arbeiten können, gewährleistet. Ferner wird sichergestellt, dass es bei abgestellter Brennkraftmaschine in dem in der Kraftstoff-Sammelleitung 26 eingeschlossenen Kraftstoffvolumen aufgrund von Wärmeleitung innerhalb der Kraftstoff-Sammelleitung 26 nicht zu einem unzulässigen Druckanstieg kommen kann, welcher beispielsweise zu einer ungewollten Leckage der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 28 in die Brennräume 30 hinein führen könnte.
  • Bei abgestellter Brennkraftmaschine 10 ist die Magnetwicklung 74 stromlos. Wie bereits ausgeführt wurde, wird in diesem Fall die Ventilkugel 46 mit der maximalen Kraft der Druckfeder 68 gegen den Ventilsitz gedrückt. Das Druckventil 38 ist somit geschlossen und das in der Kraftstoff-Sammelleitung 26 vorhandene Kraftstoffvolumen nach außen hin abgeschlossen. Der in der Kraftstoff-Sammelleitung 26 vorhandene Druck wird somit bei abgestellter Brennkraftmaschine 10 nicht abgelassen, sondern beibehalten.
  • Durch eine variable Bestromung der Magnetwicklung 74 ist es möglich, den Öffnungsdruck des Druckventils 38 an die Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 anzupassen. Aus Emissions- und Verbrauchsgründen ist es gewünscht, dass der an den Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 28 anliegende Kraftstoffdruck bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine 10 niedriger ist als bei hohen Drehzahlen. Dies wird normalerweise durch eine entsprechende Bestromung der Magnetwicklung 74 erreicht. Hierdurch kann eine öffnungscharakteristik des Druckventils 38 realisiert werden, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Dabei steigt der Öffnungsdruck PO des Druckventils 38 mit der Drehzahl n. In jedem Falle ist dabei sichergestellt, dass der Öffnungsdruck PO des Druckventils 38 kleiner ist als der maximal zulässige Funktionsdruck PVmax der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 28.

Claims (4)

  1. Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einem Kraftstoffbehälter, mit mindestens einer Kraftstoffpumpe, mit einer Kraftstoff-Sammelleitung, die von der Kraftstoffpumpe gespeist wird, mit einer Ventileinrichtung, mit der der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung gesteuert werden kann, und mit mindestens einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, über die der Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine gelangen kann, wobei die Ventileinrichtung mittels einer Magnetwicklung elektrisch betätigbar und so ausgebildet ist, dass sie mindestens beim normalen Betriebsdruck in der Kraftstoff-Sammelleitung im stromlosen Zustand geschlossen ist, und wobei die Ventileinrichtung eine Vorspanneinrichtung umfasst, welche ein Ventilelement in Schließrichtung beaufschlagt und so ausgebildet ist, dass die Ventileinrichtung öffnet, wenn der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung einen bestimmten Wert, den sogenannten Öffnungsdruck, überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestromung der Magnetwicklung in Öffnungsrichtung des Ventilelements wirkt, derart, dass das Ventilelement mit geringerer Kraft gegen den Ventilsitz gedrückt wird und der Öffnungsdruckbei einer Bestromung der Magnetspule sinkt, und dass der Öffnungsdruck der Ventileinrichtung im stromlosen Zustand niedriger ist als ein maximal zulässiger Funktionsdruck der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, bei dessen Überschreiten die Kraftstoff-Einsprhzvorrichtung nicht mehr sicher schließt.
  2. Kraftstoffsystem (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsdruck der Ventileinrichtung (38) bei hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine (10) höher ist als bei geringer Drehzahl der Brennkraftmaschine (10).
  3. Brennkraftmaschine (10), insbesondere für Kraftfahrzeuge, welche ein Kraftstoffsystem (12) umfasst mit einem Kraftstoffbehälter (14), mit mindestens einer Kraftstoffpumpe (16, 22), mit einer Kraftstoff-Sammelleitung (26), die von der Kraftstoffpumpe (22) gespeist wird, mit einer Ventileinrichtung (38), mit der der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung (26) gesteuert werden kann, und mit mindestens einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (28), über die der Kraftstoff in einen Brennraum (30) der Brennkraftmaschine (10) gelangen kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2 ausgebildet ist.
  4. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem der Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter über mindestens eine Kraftstoffpumpe in eine Kraftstoff-Sammelleitung und von dort über eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung in einen Brennraum der Brennkraftmaschine gefördert wird und bei dem der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung über eine Ventileinrichtung gesteuert wird, wobei die Ventileinrichtung mittels einer Magnetwicklung elektrisch betätigt wird und mindestens bei normalem Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung im stromlosen Zustand geschlossen ist, und wobei ein Ventilelement der Ventileinrichtung von einer Vorspanneinrichtung in Schließrichtung beaufschlagt wird, so dass die Ventileinrichtung öffnet, wenn der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung einen bestimmten Wert, den sogenannten Öffnungsdruck, überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestromung der Magnetwiddung in Öffnungsrichtung des Ventilelementes wirkt, derart, dass das Ventilelement mit geringerer Kraft gegen den Ventilsitz gedrückt wird und der Öffnungsdruck bei einer Bestromung der Magnetspule sinkt, und dass der Öffnungsdruck der Ventileinrichtung im stromlosen Zustand niedriger ist als der maximal zulässige Funktionsdruck der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, bei dessen Überschreiten die Kraftstoff-Einspritzvörrichtung nicht mehr sicher schließt.
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