EP1338787B1 - Hydraulische Druckentlastungseinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzanlage - Google Patents

Hydraulische Druckentlastungseinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzanlage Download PDF

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EP1338787B1
EP1338787B1 EP20020026058 EP02026058A EP1338787B1 EP 1338787 B1 EP1338787 B1 EP 1338787B1 EP 20020026058 EP20020026058 EP 20020026058 EP 02026058 A EP02026058 A EP 02026058A EP 1338787 B1 EP1338787 B1 EP 1338787B1
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EP
European Patent Office
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pressure
face
stepped piston
piston
stepped
Prior art date
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EP20020026058
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English (en)
French (fr)
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EP1338787A1 (de
Inventor
Helmut Rembold
Christian Krinn
Jens Wolber
Ralph Ittlinger
Udo Sieber
Werner Schneider
Markus Amler
Karsten Hinn
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02M37/0011—Constructional details; Manufacturing or assembly of elements of fuel systems; Materials therefor
    • F02M37/0023—Valves in the fuel supply and return system
    • F02M37/0029—Pressure regulator in the low pressure fuel system
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    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • F02M63/023—Means for varying pressure in common rails
    • F02M63/0235—Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure
    • F02M63/025—Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure from the common rail

Definitions

  • the invention relates to a pressure relief device for a fuel injection system of internal combustion engines according to the preambles of the independent claims 1 and 2.
  • a pressure relief device is known.
  • an electrically switchable actuator is clocked up and controlled and thus allows control of the pressure on the delivery side of the low pressure pump. In de-energized state, this actuator is open, so that can not form unacceptably high fuel pressure after stopping the engine in the fuel injection system.
  • EP 1008 746 A2 US Pat. No. 4,083,662, DE 199 33 198 A1, DE 33 40 405 A1 and US Pat. No. 5,441,026 disclose fuel injection systems with pressure relief devices in which the hydraulic forces which are caused by the fuel in the connections are known , against each other.
  • the invention is based on the object to provide a further improved pressure relief device, which is simple and improves the performance of the internal combustion engine.
  • the electronic control unit of the fuel injection system is relieved because the pressure relief devices operate hydraulically.
  • the pressure relief devices according to the invention it is possible with the pressure relief devices according to the invention to maintain a pressure maintenance in the high pressure region of the fuel injection system even when the engine is switched off, which facilitates subsequent recommissioning of the internal combustion engine.
  • the pressure relief valve has a housing with a stepped bore, that in the stepped bore a stepped piston is sealingly guided, that an annular surface of the istnkolbens and the stepped bore define an annular space that this annulus is acted upon by the pressure on the delivery side of the low-pressure pump that the stepped piston is spring-loaded with a first end face and pressed against the force exerted by the annulus on the stepped piston hydraulic force against a sealing seat, and in that a hydraulic connection between the suction side of the high-pressure fuel pump and a fuel return can be interrupted by the sealing seat.
  • this embodiment of the invention ensures in a simple manner that when starting the engine and consequently low pressure on the delivery side of the low-pressure pump, the entire subsidized by the low-pressure pump fuel is fed directly to the high-pressure fuel pump and thus the fastest possible pressure build-up in the injection system is achieved.
  • Such pressures may, for example, adjust when a fuel line is kinked or clogged.
  • the pressure relief device opens and releases a connection between the suction side of the high-pressure fuel pump and the fuel return, so that a pressure reduction takes place.
  • the stepped piston is opened against a spring force and thus allows a pressure reduction on the suction side of the high-pressure fuel pump and consequently in the entire high-pressure region of the fuel injection system. This can destroy the fuel injection system by overpressures, such as, for example, in the push mode or after the shutdown of the internal combustion engine can occur with operating temperature can be prevented.
  • the pressure relief device according to the invention is simple and space-saving and also inexpensive to produce.
  • the pressure limiting valve comprises a housing with a stepped bore, that in the stepped bore a stepped piston is guided, that an annular surface of the stepped piston and the stepped bore define an annular space that this annulus with the pressure on the delivery side of the low-pressure pump is acted upon, that the stepped piston is spring-loaded with a first end face and against the force exerted by the annular space on the stepped piston hydraulic force against a sealing seat, and that a hydraulic connection between the suction side of the high-pressure fuel pump and the annulus is interrupted by the sealing seat ,
  • the hydraulic connection between the suction side of the high-pressure fuel pump and the annular space is formed by a channel in the housing or in the stepped piston or a groove in the stepped piston, so that in the simplest way the desired hydraulic connection can be produced.
  • a control line branches off from the connecting line, and that the control line opens into the annular space of the pressure relief valve, and / or that in the control line, a first throttle is provided so that through the control line flowing fuel is limited.
  • in other embodiments of the invention branches on the suction side of the high-pressure fuel pump from a pressure equalization line from the connecting line and is limited by the sealing seat part of the first face of the stepped piston with the pressure in the pressure equalization line, so that when an impermissibly high pressure on the suction side High-pressure fuel pump of the stepped piston is lifted from the sealing seat and thus a pressure reduction is possible.
  • a second throttle may be provided in the pressure equalization line.
  • a check valve in the connecting line is arranged downstream of the branch of the control line and upstream of the branch of the pressure equalization line.
  • a fuel filter may be arranged in the connecting line.
  • a compression spring is present, that the pressure spring at least indirectly at least indirectly against the housing and the other end at least indirectly supported against the stepped piston, so that in a simple manner, the opening pressure of the pressure relief device can be adjusted.
  • the sealing seat has a cooperating with the first end face of the stepped piston sealing edge, or that the first end face of the stepped piston is frusto-conical, and that the sealing seat is also frusto-conical.
  • a high-pressure fuel pump has a suction side 3 and a pressure side 5.
  • a common rail 7 and a plurality of injectors 9 are connected to the high-pressure fuel pump 1.
  • a pressure sensor 11 and a pressure regulating or pressure relief valve 13 is arranged.
  • a connecting line 15 leads to the suction side of the high-pressure fuel pump 1.
  • the connecting line 15 also open into a tank 17.
  • Via a leakage line 19, the leakage amount of the high-pressure fuel pump 1 is also discharged into the tank 17.
  • a low-pressure pump 21 is arranged in the tank 17, a low-pressure pump 21 is arranged.
  • the low-pressure pump 21 may, for example, be designed as an on-demand electric fuel pump.
  • the low-pressure pump 21 sucks fuel (not shown) from the fuel tank 17 and conveys them into a connecting line 23.
  • the connecting line 23 connects a delivery side 25 of the low-pressure pump 21 with the suction side 3 of the high-pressure fuel pump 1.
  • a check valve 27 and a Fuel filter 29 arranged in the connecting line 23, Upstream of the check valve 27, a control line 31 branches off to a pressure relief valve 33.
  • the pressure relief valve 33 consists of a housing 35 with a stepped Inner bore 37 in which a stepped piston 39 is guided sealingly.
  • the stepped piston 39 and the housing 35 form an annular annular space 41 in which the control line 31 opens.
  • the stepped piston is in the position shown in Figure 1 on a sealing seat 45, which is part of the housing 35, on.
  • the sealing seat 45 has the shape of a circle.
  • the sealing seat 45 divides the first end face 43 of the stepped piston 39 into an inner surface 47 and an annular outer surface 49.
  • Via a compensation line 51 which branches off from the suction side 3 of the high-pressure fuel pump 1, the inner surface 47 with the prevailing on the suction side 3 Pressure applied.
  • a compression spring 53 is provided on the side of the stepped piston 39 opposite the first end face 43. The compression spring 53 presses the stepped piston 39 against the sealing seat 45, as long as the pressure forces of the fuel in the annular space 41 and acting on the inner surface 47 of the first end face 43 hydraulic forces is smaller than the contact pressure of the compression spring 53.
  • the pressure on the delivery side 25 of the low-pressure pump is not high enough to lift the stepped piston 39 from the sealing seat 45 via the annular space 41, so that the entire pumped by the low-pressure pump 21 fuel via the check valve 27th to the suction side 3 of the high-pressure fuel pump 1 is promoted. Also via the compensation line 51, the stepped piston 39 is not lifted off the sealing seat 45. This means that the fastest possible pressure build-up in the high-pressure region of the fuel injection system is ensured.
  • a leakage discharge 57 from the housing 35 of the pressure relief valve 33 allows the removal of possibly occurring leaks. It has proven to be advantageous if the pressure relief valve 33 is installed at the top of the tank 17, since then the leakage can be returned directly to the tank 17 via the leakage discharge 57 without additional line.
  • FIG. 1 An alternative embodiment of the pressure relief valve 33 according to the invention is shown in FIG. Identical components are provided with the same reference numerals, and the statements made regarding FIG. 1 apply correspondingly.
  • a leakage discharge 57 from the housing 35 of the pressure relief valve 33 is provided.
  • a hydraulic connection between the outer surface 49 of the first end face 43 of the stepped piston 39 and the annular space 41 is present.
  • the hydraulic connection is realized by a channel 59 in the housing 35.
  • the compressive forces acting on the outer surface 49 and on the step of the stepped piston defining the annular space 41 additively act in the opposite direction to the spring force of the compression spring 53.
  • a throttle 61 is provided in the compensation line 51 which limits the flow rate of the fuel through the compensation line 51. If the force acting on the inner surface 47 hydraulic force is large enough to overcome the pressing force of the compression spring 53, the stepped piston 39 lifts off from the sealing seat 45 and fuel can through the channel 59, the annular space 41 and the control line 31 and the low pressure pump 21st drain into the tank. This assumes that no check valve is provided between the branch of the control line 31 and the tank.
  • the compression spring 53 presses the stepped piston 39 again against the sealing seat 45 so that no pressure reduction takes place via the compensation line 51.
  • the check valve 27 in the connecting line 22 ensures that even in this way no pressure reduction is possible.
  • a dynamic equilibrium sets in which lifts the stepped piston 39 slightly away from the sealing seat 45.
  • a hydraulic connection which bypasses the check valve 27, via the control line 31 and the equalizing line 51 is opened.
  • the drive energy requirement of the low-pressure pump 21 is minimized, which increases the overall efficiency of the internal combustion engine.
  • a corresponding bore (not shown) in the stepped piston 39 or a groove (not shown) in the stepped piston 39 can be provided.

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Druckentlastungseinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzanlage von Brennkraftmaschinen nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche 1 und 2.
  • Aus der DE 199 36 287 A1 ist eine Druckentlastungseinrichtung bekannt. Bei dieser Druckentlastungseinrichtung wird ein elektrisch schaltbares Stellglied getaktet auf- und zugesteuert und erlaubt somit eine Regelung des Drucks auf der Förderseite der Niederdruckpumpe. Im stromlosen Zustand ist dieses Stellglied geöffnet, so dass sich kein unzulässig hoher Kraftstoffdruck nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine in der Kraftstoffeinspritzanlage bilden kann.
  • Aus der EP 1008 746 A2, der US 4,083,662, der DE 199 33 198 A1, der DE 33 40 405 A1 und der US 5,441,026 sind Kraftstoffeinspritzanlagen mit Druckentlastungseinrichtungen bekannt, bei denen die hydraulischen Kräfte, die durch den in den Anschlüssen befindlichen Kraftstoff verursacht werden, gegeneinander.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine weiter verbesserte Druckentlastungseinrichtung bereitzustellen, welche einfach aufgebaut ist und das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine verbessert.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Druckentlastungseinrichtung für eine Einspritzanlage von Brennkraftmaschinen durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.
  • Bei diesen erfindungsgemäßen Druckentlastungseinrichtungen wird das elektronische Steuergerät der Kraftstoffeinspritzanlage entlastet, da die Druckentlastungseinrichtungen hydraulisch arbeiten. Außerdem ist es mit den erfindungsgemäßen Druckentlastungseinrichtungen möglich, eine Druckhaltung im Hochdruckbereich der Kraftstoffeinspritzanlage auch bei abgeschalteter Brennkraftmaschine aufrecht zu erhalten, was eine anschließende Wiederinbetriebnahme der Brennkraftmaschine erleichtert.
  • Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Druckbegrenzungsventil ein Gehäuse mit einer gestuften Bohrung aufweist, dass in der gestuften Bohrung ein Stufenkolben dichtend geführt ist, dass eine Ringfläche des Stufenkolbens und die gestufte Bohrung einen Ringraum begrenzen, dass dieser Ringraum mit dem Druck auf der Förderseite der Niederdruckpumpe beaufschlagt wird, dass der Stufenkolben mit einer ersten Stirnfläche federbelastet und entgegen der von dem Ringraum auf den Stufenkolben ausgeübten hydraulischen Kraft gegen einen Dichtsitz gepresst wird, und dass durch den Dichtsitz eine hydraulische Verbindung zwischen Saugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe und einem Kraftstoffrücklauf unterbrechbar ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist auf einfache Weise gewährleistet, dass beim Anfahren der Brennkraftmaschine und infolgedessen niedrigem Druck auf der Förderseite der Niederdruckpumpe der gesamte von der Niederdruckpumpe geförderte Kraftstoff direkt zur Kraftstoffhochdruckpumpe gefördert wird und somit ein schnellstmöglicher Druckaufbau in der Einspritzanlage erzielt wird. Andererseits ist während des Betriebs der Brennkraftmaschine sichergestellt, dass auf der Förderseite der Niederdruckpumpe keine unzulässig hohen Drücke auftreten. Solche Drücke können sich bspw. einstellen, wenn eine Kraftstoffleitung abgeknickt oder verstopft ist. In diesem Fall öffnet die Druckentlastungseinrichtung und gibt eine Verbindung zwischen der Saugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe und dem Kraftstoffrücklauf frei, so dass ein Druckabbau stattfindet.
  • Wenn sich während oder nach des Betriebs der Brennkraftmaschine auf der Saugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe ein unzulässig hoher Druck einstellt, wird der Stufenkolben entgegen einer Federkraft geöffnet und erlaubt somit einen Druckabbau auf der Saugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe und infolgedessen im gesamten Hochdruckbereich der Kraftstoffeinspritzanlage. Dadurch können Zerstörungen der Kraftstoffeinspritzanlage durch Überdrücke, wie sie bspw. im Schiebebetrieb oder nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine mit Betriebstemperatur auftreten können, verhindert werden. Dabei ist die erfindungsgemäße Druckentlastungseinrichtung einfach und platzsparend aufgebaut und außerdem kostengünstig herstellbar.
  • Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Druckbegrenzungsventil ein Gehäuse mit einer gestuften Bohrung aufweist, dass in der gestuften Bohrung ein Stufenkolben geführt ist, dass eine Ringfläche des Stufenkolbens und die gestufte Bohrung einen Ringraum begrenzen, dass dieser Ringraum mit dem Druck auf der Förderseite der Niederdruckpumpe beaufschlagt wird, dass der Stufenkolben mit einer ersten Stirnfläche federbelastet und entgegen der von dem Ringraum auf den Stufenkolben ausgeübten hydraulischen Kraft gegen einen Dichtsitz gepresst wird, und dass durch den Dichtsitz eine hydraulische Verbindung zwischen Saugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe und dem Ringraum unterbrechbar ist.
  • Bei dieser Variante fällt keine Leckagemenge an, so dass eine bedarfsgesteuerte Niederdruckpumpe eine minimale Leistungsaufnahme aufweist. Dadurch erhöht sich der Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine. Außerdem wird, wegen des fehlenden Kraftstoffrücklaufs, die Gefahr von Undichtigkeiten reduziert.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass die hydraulische Verbindung zwischen Saugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe und dem Ringraum durch einen Kanal im Gehäuse oder im Stufenkolben oder eine Nut im Stufenkolben gebildet wird, so dass auf einfachste Weise die gewünschte hydraulische Verbindung herstellbar ist.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass auf der Förderseite der Niederdruckpumpe eine Steuerleitung von der Verbindungsleitung abzweigt, und dass die Steuerleitung in den Ringraum des Druckbegrenzungsventils mündet, und/oder dass in der Steuerleitung eine erste Drossel vorgesehen ist, so dass die durch die Steuerleitung fließende Kraftstoffmenge begrenzt wird.
  • Bei anderen Ausgestaltungen der Erfindung zweigt auf der Saugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe eine Druckausgleichsleitung von der Verbindungsleitung ab und wird eine von dem Dichtsitz begrenzte Teilfläche der ersten Stirnfläche des Stufenkolbens mit dem Druck in der Druckausgleichsleitung beaufschlagt, so dass beim Auftreten eines unzulässig hohen Drucks auf der Saugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe der Stufenkolben vom Dichtsitz abgehoben wird und somit ein Druckabbau möglich ist.
  • Zur Begrenzung der durch die Druckausgleichsleitung fließenden Kraftstoffmenge kann in der Druckausgleichsleitung eine zweite Drossel vorgesehen sein.
  • Zur Verbesserung der Druckhaltung bei abgestellter Brennkraftmaschine ist stromabwärts der Abzweigung der Steuerleitung und stromaufwärts der Abzweigung der Druckausgleichsleitung ein Rückschlagventil in der Verbindungsleitung angeordnet. Außerdem kann in der Verbindungsleitung ein Kraftstofffilter angeordnet sein.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass das mit dem im Kraftstoffrücklauf fließenden Kraftstoff mindestens eine Strahlpumpe zur Befüllung eines Schwalltopfs im Kraftstofftank befüllt wird.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn in dem Druckbegrenzungsventil eine Druckfeder vorhanden ist, dass sich die Druckfeder einenends mindestens mittelbar gegen das Gehäuse und anderenends mindestens mittelbar gegen den Stufenkolben abstützt, so dass auf einfache Weise der Öffnungsdruck der Druckentlastungseinrichtung eingestellt werden kann.
  • Weiterhin empfiehlt es sich in dem Gehäuse des Druckbegrenzungsventils eine Leckageabfuhr vorzusehen. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn das Druckbegrenzungsventil oberhalb oder innerhalb des Kraftstofftanks eingebaut wird, so dass eventuell austretende Leckagen direkt in den Kraftstofftank zurückfließen.
  • Alternative Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass der Dichtsitz eine mit der ersten Stirnfläche des Stufenkolbens zusammenwirkende Dichtkante aufweist, oder dass die erste Stirnfläche des Stufenkolbens kegelstumpfförmig ausgebildet ist, und dass der Dichtsitz ebenfalls kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
    • Zeichnung
  • Es zeigen
    • Figur 1
    ein Blockschaltbild einer Kraftstoffeinspritzanlage mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckentlastungsventils und
    Figur 2
    ein Blockschaltbild einer Kraftstoffeinspritzanlage mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckentlastungsventils.
  • In Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einspritzanlage als Blockschaltbild dargestellt. Eine Kraftstoffhochdruckpumpe weist eine Saugseite 3 und eine Druckseite 5 auf. Druckseitig sind an die Kraftstoffhochdruckpumpe 1 ein Common-Rail 7 sowie mehrere Injektoren 9 angeschlossen. Am Common-Rail 7 ist ein Drucksensor 11 sowie ein Druckregel- oder Druckbegrenzungsventil 13 angeordnet. Vom Druckregelventil 13 führt eine Verbindungsleitung 15 zur Saugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe 1. Alternativ kann die Verbindungsleitung 15 auch in einen Tank 17 münden. Über eine Leckageleitung 19 wird die Leckagemenge der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 ebenfalls in den Tank 17 abgeführt.
  • In dem Tank 17 ist eine Niederdruckpumpe 21 angeordnet. Die Niederdruckpumpe 21 kann bspw. als bedarfsgesteuerte elektrische Kraftstoffpumpe ausgebildet sein. Die Niederdruckpumpe 21 saugt Kraftstoff (nicht dargestellt) aus dem Kraftstofftank 17 an und fördert sie in eine Verbindungsleitung 23. Die Verbindungsleitung 23 verbindet eine Förderseite 25 der Niederdruckpumpe 21 mit der Saugseite 3 der Kraftstoffhochdruckpumpe 1. In der Verbindungsleitung 23 sind ein Rückschlagventil 27 und ein Kraftstofffilter 29 angeordnet. Stromaufwärts des Rückschlagventils 27 zweigt eine Steuerleitung 31 zu einem Druckentlastungsventil 33 ab. Das Druckentlastungsventil 33 besteht aus einem Gehäuse 35 mit einer gestuften Innenbohrung 37 in der ein Stufenkolben 39 dichtend geführt ist. Der Stufenkolben 39 und das Gehäuse 35 bilden eine ringförmigen Ringraum 41 in welchen die Steuerleitung 31 mündet. An seiner ersten Stirnfläche 43 liegt der Stufenkolben in der in Figur 1 dargestellten Stellung an einem Dichtsitz 45, der Teil des Gehäuses 35 ist, auf. Der Dichtsitz 45 hat die Form eines Kreises. Der Dichtsitz 45 unterteilt die erste Stirnfläche 43 des Stufenkolbens 39 in eine innere Fläche 47 und eine ringförmige äußere Fläche 49. Über eine Ausgleichsleitung 51, die von der Saugseite 3 der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 abzweigt, wird die innere Fläche 47 mit dem auf der Saugseite 3 herrschenden Druck beaufschlagt.
    Zwischen dem Stufenkolben 39 und dem Gehäuse 35 ist auf der der ersten Stirnfläche 43 gegenüberliegenden Seite des Stufenkolbens 39 eine Druckfeder 53 vorgesehen. Die Druckfeder 53 presst den Stufenkolben 39 gegen den Dichtsitz 45, solange die Druckkräfte des Kraftstoffs im Ringraum 41 und die auf die innere Fläche 47 der ersten Stirnfläche 43 wirkenden hydraulischen Kräfte kleiner als die Anpresskraft der Druckfeder 53 ist.
  • Wenn die Brennkraftmaschine abgestellt ist, wird der Druck im Hochdruckbereich der Kraftstoffeinspritzanlage gehalten, da sowohl das Rückschlagventil 27 als auch das Druckausgleichsventil 33 geschlossen sind, sobald auf der Förderseite 25 der Niederdruckpumpe 21 kein Druck mehr anliegt. Wenn nun unzulässig hohe Drücke auf der Saugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 auftreten, bspw. durch Ausdehnung auf Grund von Wärmedehnungen im Bereich des Common-Rails 7, wird die auf die innere Fläche 47 wirkende hydraulische Kraft so groß, dass sie die Anpresskraft der Druckfeder 43 überwindet und der Stufenkolben 39 hebt sich vom Dichtsitz 45 ab. In diesem Augenblick wird eine hydraulische Verbindung zwischen der Ausgleichsleitung 51 und einem Kraftstoffrücklauf 55 hergestellt, so dass sich der hohe Druck auf der Saugseite 3 abbauen kann.
  • Wenn die Brennkraftmaschine in Betrieb genommen werden soll, ist zunächst der Druck auf der Förderseite 25 der Niederdruckpumpe nicht hoch genug, um über den Ringraum 41 den Stufenkolben 39 vom Dichtsitz 45 abzuheben, so dass der gesamte von der Niederdruckpumpe 21 geförderte Kraftstoff über das Rückschlagventil 27 zur Saugseite 3 der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 gefördert wird. Auch über die Ausgleichsleitung 51 wird der Stufenkolben 39 nicht vom Dichtsitz 45 abgehoben. Dies bedeutet, dass ein schnellstmöglicher Druckaufbau im Hochdruckbereich der Kraftstoffeinspritzanlage gewährleistet ist.
  • Eine Leckageabfuhr 57 aus dem Gehäuse 35 des Druckentlastungsventils 33 erlaubt die Abfuhr eventuell auftretender Leckagen. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Druckentlastungsventil 33 an der Oberseite des Tanks 17 installiert wird, da dann die Leckage ohne zusätzliche Leitung direkt über die Leckageabfuhr 57 in den Tank 17 zurückgeführt werden kann.
  • Eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckentlastungsventils 33 ist in Figur 2 dargestellt. Gleiche Bauteile werden mit gleichen Bezugszeichen versehen und es gilt das betreffend Figur 1 Gesagte entsprechend.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 eine Leckageabfuhr 57 aus dem Gehäuse 35 des Druckentlastungsventils 33 vorgesehen.
  • Anders als beim ersten Ausführungsbeispiel ist eine hydraulische Verbindung zwischen der äußeren Fläche 49 der ersten Stirnfläche 43 des Stufenkolbens 39 und dem Ringraum 41 vorhanden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist die hydraulische Verbindung durch einen Kanal 59 im Gehäuse 35 realisiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel wirken die auf die äußere Fläche 49 und auf die Stufe des Stufenkolbens, welche den Ringraum 41 begrenzt, wirkenden Druckkräfte additiv in entgegengesetzter Richtung zu der Federkraft der Druckfeder 53.
  • Während des Stillstands der Brennkraftmaschine findet eine Druckentlastung auf der Saugseite 3 der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 in gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 statt. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist in der Ausgleichsleitung 51 eine Drossel 61 vorgesehen, die die Durchflussmenge des Kraftstoffs durch die Ausgleichsleitung 51 begrenzt. Wenn die auf die innere Fläche 47 wirkende hydraulische Kraft groß genug ist, um die Anpresskraft der Druckfeder 53 zu überwinden, hebt der Stufenkolben 39 vom Dichtsitz 45 ab und Kraftstoff kann über den Kanal 59, den Ringraum 41 und die Steuerleitung 31 und die Niederdruckpumpe 21 in den Tank abfließen. Dies setzt voraus, dass zwischen der Abzweigung der Steuerleitung 31 und dem Tank kein Rückschlagventil vorgesehen ist.
  • Wenn der Druck auf der Saugseite 3 der Kraftstoffhochdruckpumpe bei abgestellter Brennkraftmaschine inner halb der zulässigen Grenzen liegt, presst die Druckfeder 53 den Stufenkolben 39 wieder gegen den Dichtsitz 45, so dass über die Ausgleichsleitung 51 kein Druckabbau stattfindet. Das Rückschlagventil 27 in der Verbindungsleitung 22 sorgt dafür, dass auch auf diesem Wege kein Druckabbau möglich ist.
  • Im Betrieb der Brennkraftmaschine stellt sich ein dynamisches Gleichgewicht ein, welches den Stufenkolben 39 etwas vom Dichtsitz 45 abhebt. Sobald nämlich der Druck auf der Saugseite 3 sowie der Druck in der Steuerleitung 31 ausreichend hoch sind, um den Steuerkolben 39 abzuheben, ist eine hydraulische Verbindung, welche das Rückschlagventil 27 umgeht, über die Steuerleitung 31 und die Ausgleichsleitung 51 geöffnet. Über die erste Drossel 61 und eine zweite Drossel 63, welche in der Steuerleitung 31 angeordnet ist, wird dafür gesorgt, dass einerseits ein Druckausgleich möglich ist, und dass andererseits die Fördermenge, der bedarfsgesteuerten Niederdruckpumpe 21, so klein wie möglich bleibt. Damit wird auch der Antriebsenergiebedarf der Niederdruckpumpe 21 minimiert, was den Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine erhöht.
  • Alternativ kann an Stelle des Kanals 59 auch eine entsprechende Bohrung (nicht dargestellt) im Stufenkolben 39 oder eine Nut (nicht dargestellt) im Stufenkolben 39 vorgesehen werden.

Claims (14)

  1. Druckbegrenzungsventil (33) für eine Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, mit zwei Eingängen (31; 51) und mit einem Ausgang (55), mit einem in einer Bohrung (37) eines Gehäuses (35) dichtend geführten Kolben (39), wobei der Kolben (39) federbelastet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung als Stufenbohrung (37) und der Kolben als Stufenkolben (39) ausgebildet sind, dass an dem Ende des Stufenkolbens (39) mit dem kleineren Durchmesser eine erste Stirnfläche (43) ausgebildet ist, dass eine Ringfläche des Stufenkolbens (39) und die gestufte Bohrung (37) einen Ringraum (41) begrenzen, dass an dem Gehäuse (35) ein Dichtsitz (45) ausgebildet ist, dass mit Hilfe des Dichtsitzes (45) die erste Stirnfläche (43) des Stufenkolbens (39) in eine innere Fläche (47) und eine Ringfläche (49) unterteilbar ist, dass eine Druckfeder (53) den Stufenkolben (39) mit einer in Richtung des Dichtsitzes (45) wirkenden Federkraft beaufschlagt, dass der Ringraum (41) mit einem ersten Eingang (31) hydraulisch in Verbindung steht, dass die innere Fläche (47) der ersten Stirnfläche (43) des Stufenkolbens (39) mit einem zweiten Eingang (51) hydraulisch in Verbindung steht, und dass die. Ringfläche (49) der ersten Stirnfläche (43) des Stufenkolbens (39) mit einem Ausgang (55) hydraulisch in Verbindung steht.
  2. Druckbegrenzungsventil (33) für eine Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, mit zwei Anschlüssen (31;51) und mit einem in einer Bohrung (37) eines Gehäuses (35) dichtend geführten Kolben (39), wobei der Kolben (39) federbelastet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung als Stufenbohrung (37) und der Kolben als Stufenkolben (39) ausgebildet sind, dass an dem Ende des Stufenkolbens (39) mit dem kleineren Durchmesser eine erste Stirnfläche (43) ausgebildet ist, dass eine Ringfläche des Stufenkolbens (39) und die gestufte Bohrung (37) einen Ringraum (41) begrenzen, dass an dem Gehäuse (35) ein Dichtsitz (45) ausgebildet ist, dass mit Hilfe des Dichtsitzes (45) die erste Stirnfläche (43) des Stufenkolbens (39) in eine innere Fläche (47) und eine Ringfläche (49) unterteilbar ist, dass eine Druckfeder (53) den Stufenkolben (39) mit einer in Richtung des Dichtsitzes (45) wirkenden Federkraft beaufschlagt, dass der Ringraum (41) mit einem ersten Anschluss (31) hydraulisch in Verbindung steht, dass die innere Fläche (47) der ersten Stirnfläche (43) des Stufenkolbens (39) mit einem zweiten Anschluss (51) hydraulisch in Verbindung steht, und dass die Ringfläche (49) der ersten Stirnfläche (43) des Stufenkolbens (39) mit dem Ringraum (41) hydraulisch in Verbindung steht.
  3. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Verbindung zwischen der Ringfläche (49) der ersten Stirnfläche (43) des Stufenkolbens (39) und dem Ringraum (41) durch einen Kanal (59) im Gehäuse (35) oder im Stufenkolben (39) oder eine Nut im Stufenkolben (39) gebildet wird.
  4. Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Druckfeder (53) einenends mindestens mittelbar gegen das Gehäuse (35) und anderenends mindestens mittelbar gegen den Stufenkolben (39) abstützt.
  5. Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (35) des Druckbegrenzungsventils (33) eine Leckageabfuhr (57) vorhanden ist.
  6. Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtsitz (45) eine mit der ersten Stirnfläche (43) des Stufenkolbens (39) zusammenwirkende Dichtkante aufweist.
  7. Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stirnfläche (43) des Stufenkolbens (39) kegelstumpfförmig ausgebildet ist, und dass der Dichtsitz (45) ebenfalls kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
  8. Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, wobei die Einspritzanlage eine Kraftstoffhochdruckpumpe (1), eine Niederdruckpumpe (21) zur Förderung von Kraftstoff aus einen Kraftstofftank (17) zu einer Saugseite (3) der Kraftstoffhochdruckpumpe (1), eine Verbindungsleitung (23), welche eine Förderseite (25) der Niederdruckpumpe (21) mit der Saugseite (3) der Hochdruckpumpe (1) verbindet, und eine auf der Saugseite (3) der Kraftstoffhochdruckpumpe (1) angeordnete hydraulisch gesteuerte Druckentlastungseinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckentlastungseinrichtung ein Druckbegrenzungsventil (33) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ist.
  9. Einspritzanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (41) mit dem Druck auf der Förderseite (25) der Niederdruckpumpe (21) beaufschlagt wird, und dass die innere Fläche (47) der ersten Stirnfläche (43) des Stufenkolbens (39) mit dem Druck auf der Saugseite (3) der Kraftstoffhochdruckpumpe (1) beaufschlagt wird, und dass die Ringfläche (49) der ersten Stirnfläche (43) des Stufenkolbens (39) mit einem Kraftstoffrücklauf (55) hydraulisch in Verbindung steht.
  10. Einspritzanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (41) mit dem Druck auf der Förderseite (25) der Niederdruckpumpe (21) beaufschlagt wird, und dass die innere Fläche (47) der ersten Stirnfläche (43) des Stufenkolbens (39) mit dem Druck auf der Saugseite (3) der Kraftstoffhochdruckpumpe (1) beaufschlagt wird, und dass die Ringfläche (49) der ersten Stirnfläche (43) des Stufenkolbens (39) mit dem Ringraum (41) hydraulisch in Verbindung steht.
  11. Einspritzanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Förderseite (25) der Niederdruckpumpe (21) eine Steuerleitung (31) von der Verbindungsleitung (23) abzweigt, und dass die Steuerleitung (23) in den Ringraum (41) des Druckbegrenzungsventils (33) mündet.
  12. Einspritzanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Saugseite (3) der Kraftstoffhochdruckpumpe (1) eine Ausgleichsleitung (51) von der Verbindungsleitung (23) abzweigt, und dass die Ausgleichsleitung (51) die innere Fläche 47 der ersten Stirnfläche (43) des Stufenkolbens (39) mit dem auf der Saugseite (3) der Kraftstoffhochdruckpumpe (1) herrschenden Druck beaufschlagt.
  13. Einspritzanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckausgleichsleitung (51) eine erste Drossel (61) vorgesehen ist.
  14. Einspritzanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerleitung (31) eine zweite Drossel (63) vorgesehen ist.
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