EP1702157A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine

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EP1702157A1
EP1702157A1 EP04762535A EP04762535A EP1702157A1 EP 1702157 A1 EP1702157 A1 EP 1702157A1 EP 04762535 A EP04762535 A EP 04762535A EP 04762535 A EP04762535 A EP 04762535A EP 1702157 A1 EP1702157 A1 EP 1702157A1
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EP
European Patent Office
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fuel
pump
feed pump
connection
return
Prior art date
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EP04762535A
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English (en)
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EP1702157B1 (de
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Thomas Ludwig
Michael Mennicken
Andreas Kellner
Joachim Boltz
Falko Bredow
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02M37/106—Feeding by means of driven pumps electrically driven submerged in fuel, e.g. in reservoir the pump being installed in a sub-tank
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    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
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    • F02M59/34—Varying fuel delivery in quantity or timing by throttling of passages to pumping elements or of overflow passages, e.g. throttling by means of a pressure-controlled sliding valve having liquid stop or abutment
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Definitions

  • the invention is based on one
  • Fuel injection device for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • Such a fuel injection device is known from DE 100 02 132 AI.
  • This fuel injection device has a high-pressure pump, through which fuel is conveyed into a reservoir.
  • a feed pump is provided, through which fuel is delivered from a fuel reservoir to the suction side of the high-pressure pump.
  • a fuel metering device is arranged between the feed pump and the high pressure pump, through which the amount of fuel drawn in by the high pressure pump can be variably adjusted.
  • At least one injector is connected to the memory, through which fuel is injected into the internal combustion engine. A fuel return from the injector leads back to the fuel tank.
  • the fuel injection device according to the invention with the features according to claim 1 has the advantage that the feed pump can be dimensioned relatively small, whereby the space requirement, weight and cost of the fuel injection device can be kept low. Only if the amount of fuel delivered by the feed pump is less than the required intake amount of the high-pressure pump, will the high-pressure pump generate additional fuel from the
  • High pressure pump ensured.
  • the configuration according to claim 5 ensures that the drive area of the high-pressure pump is supplied with fuel that is only supplied by the feed pump and thus cool.
  • only the amount of fuel sucked in by the high-pressure pump flows through the filter, so that it can be made correspondingly smaller or simpler.
  • FIG. 2 Fuel injection device for an internal combustion engine in a systematic representation according to a first embodiment, FIG. 2 the
  • FIG. 3 shows the fuel injection device according to a third exemplary embodiment.
  • the internal combustion engine is preferably a self-igniting internal combustion engine and has one or more cylinders.
  • the motor vehicle has a fuel reservoir 10, in which fuel is stored for the operation of the internal combustion engine.
  • Fuel injection device has a feed pump 12, through which fuel is fed from the fuel reservoir 10 to a high-pressure pump 14.
  • the high-pressure pump 14 pumps fuel into a reservoir 16, which can be tubular, for example, or in any other form.
  • At least one line 18 leads from the accumulator 16 to at least one injector 20 arranged on a cylinder of the burning machine, preferably several injectors 20 are connected to the accumulator 16.
  • An electrical control valve 22 is arranged on each of the injectors 20, through which an opening of the injectors is controlled, so as to bring about a fuel injection by the respective injector 20 or to prevent a force-off injection.
  • the control valves 22 are controlled by an electronic control device 23 controlled by which the time and duration of the fuel injection by the injectors 20 is determined as a function of operating parameters of the internal combustion engine, such as speed, load, temperature and others. From the injectors 20 introduces
  • Fuel return for unused fuel for example, via a line 24 common to all injectors 20. From the memory 16 can also return a line 26 as a return to the fuel reservoir 10, in which a pressure relief valve or
  • Pressure control valve 28 is arranged to prevent s I builds up an inadmissibly high pressure in the memory 16 or. the pressure prevailing in the accumulator 16 can be varied.
  • a pressure increasing device 21 can be arranged between the memory 16 and the injectors 20, by means of which the pressure available for fuel injection is increased again compared to the pressure prevailing in the memory 16.
  • the pressure increasing device 21 is preferably integrated in the injector 20 and designed as a hydraulic pressure booster.
  • Fuel return 24 preferably leads from the pressure increasing device 21 of the injectors 20.
  • the high pressure pump 14 is mechanically driven by the internal combustion engine and thus proportional to the speed of the
  • the feed pump 12 is also driven mechanically by the internal combustion engine or the high-pressure pump 14.
  • the feed pump 12 is preferably attached to the high-pressure pump 14 or integrated therein.
  • a filter 30 is arranged between the feed pump 12 and the fuel tank 10.
  • a throttle point 31 can be arranged in the connection between the feed pump 12 and the fuel reservoir 10 in order to limit the flow.
  • a fuel reservoir 32 can be arranged in a storage pot 32 be, from which the feed pump 12 sucks fuel and into which fuel is conveyed from the fuel reservoir 10 by means of a jet pump 33.
  • the propellant quantity of the jet pump 33 is supplied to it by the fuel return 26 from the accumulator 16.
  • the high-pressure pump 14 can be designed as a radial piston pump and has at least one or more pump elements, each of which has a pump piston that is driven by a drive shaft in a stroke movement, the one
  • a fuel metering device 36 is arranged between the feed pump 12 and the high pressure pump 14.
  • the fuel metering device 36 has a control valve 38 actuated, for example, by an electric actuator 37, preferably an electromagnet or a piezo actuator, by means of which the flow from the feed pump 12 to the high-pressure pump 14 is continuously adjustable.
  • the control valve 38 can be designed as a proportional valve through which the flow cross section between the feed pump 12 and the
  • High pressure pump 14 is continuously variable.
  • the control valve 38 can also be opened and closed in a clocked manner, as a result of which an average effective flow cross-section between the feed pump 12 and the high-pressure pump 14 can be changed.
  • Fuel metering device 36 is preferably attached to or integrated into the high-pressure pump 14, but can also be arranged separately from the high-pressure pump 14.
  • the fuel metering device 36 is controlled by the control device 23 in such a way that a fuel quantity is supplied to the high-pressure pump 14 by the feed pump 12, which in turn is then pumped under high pressure into the accumulator 16 by the high-pressure pump 14 in order to store a predetermined, maintain pressure dependent on operating parameters of the internal combustion engine.
  • connection 40 leads from the fuel return 24 to a relief area, which is used, for example, by the fuel reservoir 10 and which is controlled by a pressure valve 42.
  • the pressure valve 42 opens the connection 40 when a predetermined pressure is exceeded, so that fuel can flow into the fuel tank 10.
  • the connection 40 can open into the return line 26 from the accumulator 16, so that the quantity of fuel that is controlled by the pressure valve 42 is also supplied as the propellant quantity to the jet pump 33.
  • the pressure valve 42 is preferably attached to the high-pressure pump 14 or integrated therein.
  • the connection 40 branches from the fuel return 24 at a distance from its mouth into the connection between the
  • a bypass connection 44 leads from the connection between the feed pump 12 and the fuel metering device 36 in a region between the feed pump 12 and the mouth of the fuel return line 24a to a drive region of the high-pressure pump 14.
  • the drive area of the high-pressure pump 14 is its drive shaft and the area for converting the rotary movement of the drive shaft into the stroke movement of the pump pistons. Lubrication and cooling of the drive area is ensured by the fuel flowing into the drive area via the bypass connection 44.
  • Bypass connection 44 is preferably a throttle point 45 arranged to limit the amount of fuel supplied to the drive area.
  • a return 46 leads from the drive region of the high-pressure pump 14 to the fuel reservoir 10, which can open into the connection 40 and the return 26 from the accumulator 16, for example. A constant flow through the drive area of the high-pressure pump 14 is ensured by the return 46.
  • the feed pump 12 sucks fuel from the fuel reservoir 10 and conveys it through the fuel metering device 36 to the suction side of the high-pressure pump 14
  • Fuel is pumped into the accumulator 16 under high pressure. Fuel is injected into the cylinders of the internal combustion engine through the injectors 20, the timing of the fuel injection and the injected fuel quantity being triggered by the control of the control valves 22
  • Control device 23 is determined as a function of operating parameters of the internal combustion engine.
  • the control device 23 also controls the fuel metering device 36 in such a way that it sets such a large flow cross section that the fuel quantity is sucked in by the high-pressure pump 14 and fed into the accumulator 16, which is required in order to maintain a predetermined pressure in the accumulator 16.
  • Pressure increasing devices 21 are provided, depending on the operating state of the internal combustion engine, a large amount of fuel must be delivered by the high-pressure pump 14 into the memory 16 and this large amount of fuel must be delivered from the fuel tank 10 by the delivery pump 12 be promoted to high pressure pump 14. This can lead to a very large delivery pump 12 being required. According to the invention, however, it is provided that the feed pump 12 is dimensioned such that the maximum amount of fuel delivered by it is less than the maximum amount of fuel to be drawn in by the high-pressure pump 14 and to be delivered to the accumulator 16. In operating states in which the amount of fuel delivered by the feed pump 12 from the fuel tank 10 is not sufficient, part of the fuel generated by the
  • Fuel return 24 of the fuel quantity flowing from the injectors 20 is sucked in by the high-pressure pump 14 in addition to the fuel quantity conveyed by the feed pump 12. Part of the fuel flowing through the fuel return 24 flows through the
  • the remaining part of the amount of fuel flowing through the fuel return 24 flows through the opened pressure valve 42 via the connection 40 into the fuel reservoir 10.
  • the amount of fuel flowing to the drive area via the bypass connection 44 is drawn exclusively from the amount of fuel delivered by the feed pump 12 from the fuel tank 10 and is therefore relatively cool.
  • the amount of fuel drawn in by the high-pressure pump 14 is also relatively cool, since only a part of this amount of fuel is taken from the heated fuel return 24.
  • High-pressure pump 14 part of the amount of fuel delivered by the feed pump 12 flows through the
  • Fuel return path 24a and is also returned through the opened pressure valve 42 via the connection 40 into the fuel tank 10.
  • high-pressure pump 14 is therefore only drawn in by the relatively cool amount of fuel delivered by the delivery pump .12.
  • the fuel return path 24a depends on
  • the fuel return path 24a ensures that if the delivery pump 12 has a sufficient delivery rate, only fuel that is delivered by the high-pressure pump 14 is sucked in and that fuel is also sucked out of the fuel return 24 if the delivery pump 12 does not deliver the delivery pump 12. Only the amount of fuel delivered by the feed pump 12 flows through the filter 30, while the amount of fuel withdrawn from the fuel return 24 first after the filter 30 is fed. However, the amount of fuel that may have been over-delivered by the feed pump 12 and that is discharged via the fuel return line 24 a as well as the pressure valve 42 and the connection 40 also flows through the filter 30.
  • FIG. 2 shows the fuel injection device according to a second exemplary embodiment, in which the basic structure is the same as in the first exemplary embodiment and only the feed pump 12 is modified.
  • the feed pump 12 is arranged separately from the high pressure pump 14, has an electric drive and is preferably arranged in the fuel tank 10.
  • the filter 30 is arranged between the feed pump 12 and the fuel metering device 36 and the bypass connection 44 to the drive region of the high-pressure pump 14 branches off between the filter 30 and the fuel metering device 36.
  • a return 48 leads from the connection of the feed pump 12 to the filter 30
  • the pressure valve 49 and the return line 48 ensure that the pressure between the feed pump 12 and the filter 30 is limited, so that, for example, in the event of a blockage of the filter 30, an inadmissible pressure rise can be avoided.
  • the rest of the structure and function of the fuel injection device according to the second embodiment is the same as that described in the first embodiment.
  • FIG. 3 shows the fuel injection device according to a third exemplary embodiment, in which the basic structure is the same as in the second exemplary embodiment, but the arrangement of the pressure valve 42 and the fuel return line 24a is modified.
  • the feed pump 12 has an electric drive and is arranged in the fuel tank 10.
  • the bypass connection 44 leading to the drive region of the high-pressure pump 14 branches off between the filter 30 and the fuel metering device 36.
  • the fuel return 24 from the injectors 20 opens into the connection between the
  • connection 40 which is controlled by the pressure valve 42, leads from the fuel return 24 to the fuel reservoir 10.
  • the fuel return path 24a is formed between the branching off of the connection 40 and the mouth of the fuel return 24 into the connection between the feed pump 12 and the filter 30.
  • the pressure valve 42 can be arranged separately from the high-pressure pump 14.
  • the function of the fuel injection device according to the third embodiment is essentially the same as in the first and second embodiments.
  • fuel flows through the fuel return path 24a in different directions. If the amount of fuel delivered by the feed pump 12 is less than the required intake amount of the high-pressure pump 14, the fuel return line 24a is flowed through by a partial amount of the amount of fuel flowing back through the fuel return 24 from the injectors 22 to the high-pressure pump 14. If that of the
  • Delivery pump 12 fuel quantity is greater than the required intake amount of the high pressure pump 14, the fuel return path 24a is flowed through by a partial amount of the fuel quantity conveyed by the feed pump 12 to the pressure valve 42.
  • Fuel return path 24a is ensured in this case that if the delivery pump 12 has a sufficient delivery rate, only fuel that is delivered by the high-pressure pump 14 is sucked in, and only if the delivery pump 12 delivery rate is insufficient, fuel is also drawn from the fuel return 24 by the high-pressure pump 14.
  • the first and second exemplary embodiment all the fuel quantity sucked in by the high-pressure pump 14 flows through the filter 30.
  • the fuel quantity that may have been excessively pumped by the feed pump 12 does not flow through the filter 30, since it passes through the filter 30 in front of the filter 30
  • Fuel return line 24a and the pressure valve 42 and the connection 40 is shut off. The amount of fuel supplied to the drive area of the high-pressure pump 14 via the bypass connection 44 is only sufficient
  • Delivery quantity of the feed pump 12 is exclusively branched from the cold fuel which is conveyed through it from the fuel reservoir 10. If the delivery rate of the delivery pump 12 is insufficient, the fuel amount supplied to the drive area of the mixture of the cold fuel delivered by the delivery pump 12 from the fuel reservoir 10 and the heated fuel removed from the fuel return 24 is branched off. Compared to the first and second exemplary embodiments, the drive area is the
  • High-pressure pump 14 in the third exemplary embodiment thus supplies fuel with a somewhat higher temperature to the delivery pump 12 when the delivery rate is insufficient.

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Abstract

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Hochdruckpumpe (14) auf, durch die Kraftstoff unter Hochdruck in einen Speicher (16) gefördert wird. Durch eine Förderpumpe (12) wird Kraftstoff zur Saugseite der Hochdruckpumpe (14) gefördert. Zwischen der Förderpumpe (12) und der Hochdruckpumpe (14) ist eine Kraftstoffzumesseinrichtung (36) angeordnet, durch die die von der Hochdruckpumpe (14) angesaugte Kraftstoffmenge variabel einstellbar ist. Mit dem Speicher (16) ist wenigstens ein Injektor (20) verbunden, durch den Kraftstoff an der Brennkraftmaschine eingespritzt wird und von dem ein Kraftstoffrücklauf (24) abführt. Der Kraftstoffrücklauf (24) vom wenigstens einen Injektor (20) mündet in die Verbindung zwischen der Förderpumpe (12) und der Kraftstoffzumesseinrichtung (36). Vom Kraftstoffrücklauf (24) führt eine durch ein Druckventil (42) gesteuerte Verbindung (40) zu einem Entlastungsbereich (10) ab. Von der Hochdruckpumpe (14) wird nur Kraftstoff aus dem Kraftstoffrücklauf (24) angesaugt in Betriebszuständen, in denen die von der Förderpumpe (12) geförderte Kraftstoffmenge geringer ist als die erforderliche Ansaugmenge der Hochdruckpumpe (14).

Description

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer
Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.
Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die DE 100 02 132 AI bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Hochdruckpumpe auf, durch die Kraftstoff in einen Speicher gefördert wird. Außerdem ist eine Förderpumpe vorgesehen, durch die Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter zur Saugseite der Hochdruckpumpe gefördert wird. Zwischen der Förderpumpe und der Hochdruckpumpe ist eine KraftstoffZumesseinrichtung angeordnet, durch die die von der Hochdruckpumpe angesaugte Kraftstoffmenge variabel einstellbar ist. Mit dem Speicher ist wenigstens ein Injektor verbunden, durch den Kraftstoff an der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Vom Injektor führt ein Kraftstoffrücklauf zum Kraftstoffvorratsbehälter zurück. Um eine ausreichende Kraftstofförderung der Hochdruckpumpe in den Speicher unter allen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine sicherzustellen, muss durch die Förderpumpe der Hochdruckpumpe eine ausreichend große Kraftstoffmenge zugeführt werden. Hierzu muss die Förderpumpe jedoch sehr groß dimensioniert werden, wodurch der Platzbedarf und das Gewicht der Kraftstoffeinspritzeinrichtung erhöht werden und auch die Fertigungskosten hoch sind.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Förderpumpe relativ klein dimensioniert werden kann, wodurch der Platzbedarf, das Gewicht und die Kosten der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gering gehalten werden können. Nur wenn die von der Förderpumpe geförderte Kraftstoffmenge geringer ist als die erforderliche Ansaugmenge der Hochdruckpumpe, so wird von der Hochdruckpumpe zusätzlich Kraftstoff aus dem
Kraftstoffrücklauf angesaugt. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Hochdruckpumpe überwiegend den von der Förderpumpe geförderten kühlen Kraftstoff ansaugt und nur die Fehlmenge durch den erwärmten Kraftstoff aus dem Kraftstoffrücklauf ausgeglichen wird.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ist sichergestellt, dass von der Hochdruckpumpe nur Kraftstoff aus dem Kraftstoffrücklauf angesaugt wird, wenn die von der Förderpumpe geförderte Kraftstoffmenge geringer ist als die erforderliche Ansaugmenge. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 4 ist eine Schmierung und Kühlung des Antriebsbereichs der
Hochdruckpumpe sichergestellt. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 5 ist sichergestellt, dass dem Antriebsbereich der Hochdruckpumpe nur von der Förderpumpe geförderter und damit kühler Kraftstoff zugeführt wird. Bei der Ausbildung gemäß Anspruch 8 strömt nur die von der Hochdruckpumpe angesaugte Kraftstoffmenge durch den Filter, so dass dieser entsprechend kleiner oder einfacher ausgelegt werden kann.
Zeichnung Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine
Krafts toffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in sctiematischer Darstellung gemäß einem ersten Ausfürirungsbeispiel, Figur 2 die
Krafts toffeinspritzeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und Figur 3 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem dritten Ausfürirungsbeispiel.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren 1 bis 3 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Brennkiraftmaschine ist vorzugsweise eine selbstzündende Brennlraftmaschine und weist einen oder mehrere Zylinder auf. Das Kraftfahrzeug weist einen Kraftstoffvorratsbehälter 10 auf:, in dem Kraftstoff für den Betrieb der Brennkraftmaschine bevorratet ist. Die
Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Förderpumpe 12 auf, durch die Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 10 zu einer Hochdruckpumpe 14 gefördert wird. Die Hochdruckpumpe 14 fördert Kraftstoff in einen Speicher 16, der beispielsweise rohrförmig oder in beliebiger anderer Form ausgebildet sein kann. Vom Speicher 16 führt wenigstens eine Leitung 18 zu wenigstens einem an einem Zylinder der Brennkiraftmaschine angeordneten Injektor 20 ab, vorzugsweise sind mehrere Injektoren 20 mit dem Speicher 16 verbunden. An den Injektoren 20 ist jeweils ein elektrisches Steuerventil 22 angeordnet, durch das eine Öffnung der Injektoren gesteuert wird, um so eine Kraftstoffeinspritzung durch den jeweiligen Injektor 20 zu bewirken oder eine Krafts offeinspritzung zu verhindern. Die Steuerventile 22 werden durch eine elektronische Steuereinrichtung 23 angesteuert , durch die in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine , wie beispielsweise Drehzahl , Last , Temperatur und weiteren, der Zeitpunkt und die Dauer der Kraftstoffeinspritzung durch die Inj ektoren 20 bestimmt wird . Von den Inj ektoren 20 führt ein
Kraftstoffrücklauf für nicht verbrauchten Kraftstoff beispielsweise über eine für alle Inj ektoren 20 gemeinsame Leitung 24 zurück . Vom Speicher 16 kann ebenfalls eine Leitung 26 als Rücklauf zum Kraftstof fvorratsbehälter 10 zurückführen, in der ein Druckbegrenzungsventil oder
Druckregelventil 28 angeordnet ist, um zu verhindern, daß s ich im Speicher 16 ein unzulässig hoher Druck aufbaut bzw . der im Speicher 16 herrschende Druck variiert werden kann . Zwischen dem Speicher 16 und den Inj ektoren 20 kann eine Druckerhöhungseinrichtung 21 angeordnet sein, durch die der zur Kraftstoffeinspritzung zur Verfügung stehende Druck gegenüber dem im Speicher 16 herrschenden Druck nochmals erhöht wird. Die Druckerhöhungseinrichtung 21 ist vorzugsweise in den Inj ektor 20 integriert und als hydraulischer Druckübersetzer ausgebildet . Der
Kraftstoffrücklauf 24 führt dabei vorzugsweise von der Druckerhöhungseinrichtung 21 der Inj ektoren 20 ab .
Die Hochdruckpumpe 14 wird mechanisch durch die Brennkraftmaschine und damit proportional zur Drehzahl der
Brennkraftmaschine angetrieben . Die Förderpumpe 12 wird bei e inem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ebenfalls mechanisch durch die Brennkraftmaschine oder die Hochdruckpumpe 14 angetrieben . Die Förderpumpe 12 ist dabei vorzugsweise an die Hochdruckpumpe 14 angebaut oder in diese integriert . Zwischen der Förderpumpe 12 und dem Kraftstof fvorratsbehälter 10 ist ein Filter 30 angeordnet . Außerdem kann in der Verbindung zwischen der Förderpumpe 12 und dem Kraftstoffvorratsbehälter 10 eine Drosselstelle 31 angeordnet sein, um den Durchfluss zu begrenzen . Im
Kraftstoffvorratsbehälter 10 kann ein Stautopf 32 angeordnet sein, aus dem die Förderpumpe 12 Kraftstoff ansaugt und in den mittels einer Strahlpumpe 33 Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 10 gefördert wird. Die Treibmenge der Strahlpumpe 33 wird dieser durch den Kraftstoffrücklauf 26 vom Speicher 16 zugeführt.
Die Hochdruckpumpe 14 kann als Radialkolbenpumpe ausgebildet sein und weist wenigstens ein oder mehrere Pumpenelemente auf, die jeweils einen durch eine Antriebswelle in einer Hubbewegung angetrieben Pumpenkolben aufweisen, der einen
Pumpenarbeitsraum begrenzt. Zwischen der Förderpumpe 12 und der Hochdruckpumpe 14 ist eine KraftstoffZumesseinrichtung 36 angeordnet. Die KraftstoffZumesseinrichtung 36 weist ein beispielsweise durch einen elektrischen Aktor 37, vorzugsweise einen Elektromagneten oder einen Piezoaktor, betätigtes Regelventil 38 auf, durch das der Durchfluss von der Förderpumpe 12 zur Hochdruckpumpe 14 kontinuierlich verstellbar ist. Das Regelventil 38 kann als Proportionalventil ausgebildet sein, durch das der Durchflussquerschnitt zwischen den Förderpumpe 12 und der
Hochdruckpumpe 14 kontinuierlich veränderbar ist. Alternativ kann das Regelventil 38 auch getaktet geöffnet und geschlossen werden, wodurch ein mittlerer effektiver Durchflussquerschnitt zwischen der Förderpumpe 12 und der Hochdruckpumpe 14 veränderbar ist. Die
KraftstoffZumesseinrichtung 36 ist vorzugsweise an die Hochdruckpumpe 14 angebaut oder in diese integriert, kann jedoch auch getrennt von der Hochdruckpumpe 14 angeordnet sein. Die KraftstoffZumesseinrichtung 36 wird durch die Steuereinrichtung 23 angesteuert, in der Weise, dass durch die Förderpumpe 12 eine Kraftstoffmenge der Hochdruckpumpe 14 zugeführt wird, die dann wiederum durch die Hochdruckpumpe 14 unter Hochdruck in den Speicher 16 gefördert wird, um im Speicher 16 einen vorgegebenen, von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine abhängigen Druck aufrechtzuerhalten. Am Speicher 16 ist dabei ein Drucksensor 11 angeordnet, der mit der Steuereinrichtung 23 verbunden ist und dieser ein Signal für den tatsächlichen Druck im Speicher 16 zuführt.
Der Kraftstoffrücklauf 24 von den Injektoren 20 mündet in die Verbindung zwischen der Förderpumpe 12 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 36. Vom Kraftstoffrücklauf 24 führt eine Verbindung 40 zu einem Entlastungsbereich ab, als der beispielsweise der Kraftstoffvorratsbehälter 10 dient und die durch ein Druckventil 42 gesteuert wird. Durch das Druckventil 42 wird die Verbindung 40 bei überschreiten eines vorgegebenen Drucks geöffnet, so dass Kraftstoff in den Kraftstoffvorratsbehälter 10 abströmen kann. Die Verbindung 40 kann in den Rücklauf 26 vom Speicher 16 münden, so dass auch die durch das Druckventil 42 abgesteuerte Kraftstoffmenge als Treibmenge der Strahlpumpe 33 zugeführt wird. Das Druckventil 42 ist vorzugsweise an die Hochdruckpumpe 14 angebaut oder in diese integriert. Die Verbindung 40 zweigt vom Kraftstoffrücklauf 24 mit Abstand von dessen Mündung in die Verbindung zwischen der
Förderpumpe 12 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 36 ab, so dass zwischen der Mündung und dem Abzweig der Verbindung 40 ein Kraftstoffrücklaufstrecke 24a vorhanden ist.
Von der Verbindung zwischen der Förderpumpe 12 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 36 führt in einem Bereich zwischen der Förderpumpe 12 und der Mündung der Kraftstoffrücklaufstrecke 24a eine Bypassverbindung 44 zu einem Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 14 ab. Der Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 14 ist dabei deren Antriebswelle sowie der Bereich der Umsetzung der Drehbewegung der Antriebswelle in die Hubbewegung der Pumpenkolben. Durch den über die Bypassverbindung 44 in den Antriebsbereich strömenden Kraftstoff wird eine Schmierung und Kühlung des Antriebsbereichs sichergestellt. In der
Bypassverbindung 44 ist vorzugsweise eine Drosselstelle 45 angeordnet, um die dem Antriebsbereich zugeführte Kraftstoffmenge zu begrenzen. Vom Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 14 führt ein Rücklauf 46 zum Kraftstoffvorratsbehälter 10 zurück, der beispielsweise in die Verbindung 40 und den Rücklauf 26 vom Speicher 16 münden kann. Durch den Rücklauf 46 ist eine ständige Durchströmung des Antriebsbereichs der Hochdruckpumpe 14 sichergestellt.
Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine suagt die Förderpumpe 12 Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 10 an und fördert diesen durch die Kraftstoffzumesseinrichtung 36 zur Saugseite der Hochdruckpumpe 14. Durch die Hochdruckpumpe 14 wird
Kraftstoff unter Hochdruck in den Speicher 16 gefördert. Durch die Injektoren 20 wird Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt, wobei der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und die eingespritzte Kraftstoffmenge durch die Ansteuerung der Steuerventile 22 durch die
Steuereinrichtung 23 in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine festgelegt wird. Durch die Steuereinrichtung 23 wird außerdem die Kraftstoffzumesseinrichtung 36 derart angesteuert, dass diese einen so grossen Durchflussquerschnitt einstellt, dass durch die Hochdruckpumpe 14 die Kraftstoffmenge angesaugt und in den Speicher 16 gefördert wird, die erforderlich ist, um im Speicher 16 einen vorgegebenen Druck aufrechtzuerhalten .
Insbesondere wenn die Injektoren 20 mit
Druckerhöhungseinrichtungen 21 versehen sind, so muss je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschine eine große Kraftstoffmenge durch die Hochdruckpumpe 14 in den Speicher 16 gefördert werden und durch die Förderpumpe 12 muss diese große Kraftstoffmenge aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 10 zur Hochdruckpumpe 14 gefördert werden. Dies kann dazu führen, dass eine sehr groß dimensionierte Förderpumpe 12 erforderlich wäre. Erfindungsgemäß ist jedoch vorgesehen, dass die Förderpumpe 12 so dimensioniert ist, dass die von dieser maximal geförderte Kraftstoffmenge geringer ist als die maximal von der Hochdruckpumpe 14 anzusaugende und in den Speicher 16 zu fördernde Kraftstoffmenge. In Betriebszuständen, in denen die von der Förderpumpe 12 aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 10 geförderte Kraftstoffmenge nicht ausreicht, wird ein Teil der durch den
Kraftstoffrücklauf 24 von den Injektoren 20 zuströmenden Kraftstoffmenge zusätzlich zu der von der Förderpumpe 12 geförderten Kraftstoffmenge von der Hochdruckpumpe 14 angesaugt. Ein Teil des durch den Kraftstoffrücklauf 24 strömenden Kraftstoffs strömt dabei durch die
Kraftstoffrücklaufstrecke 24a in die Verbindung zwischen der Förderpumpe 12 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 36 und wird von der Hochdruckpumpe 14 angesaugt. Der übrige Teil der durch den Kraftstoffrücklauf 24 fliessenden Kraftstoffmenge strömt durch das geöffnete Druckventil 42 über die Verbindung 40 in den Kraftstoffvorratsbehälter 10 ab. Die dem Antriebsbereich über die Bypassverbindung 44 zuströmende Kraftstoffmenge wird dabei ausschliesslich von der durch die Förderpumpe 12 aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 10 geförderten Kraftstoffmenge entnommen und ist daher relativ kühl. Die von der Hochdruckpumpe 14 angesaugte Kraftstoffmenge ist ebenfalls relativ kühl, da nur ein Teil dieser Kraftstoffmenge aus dem erwärmten Kraftstoffrücklauf 24 entnommen wird.
In Betriebszuständen, in denen die von der Förderpumpe 12 aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 10 geförderte Kraftstoffmenge ausreicht, um die erforderliche Ansaugmenge der Hochdruckpumpe 14 zu liefern, wird von der Hochdruckpumpe 14 nur die von der Förderpumpe 12 geförderte Kraftstoffmenge angesaugt und die gesamte durch den Kraftstoffrücklauf 24 fliessende Kraftstoffmenge wird durch das geöffnete Druckventil 42 über die Verbindung 40 in den Kraftstoffvorratsbehälter 10 geleitet. In Betriebszuständen, in denen von der Förderpumpe 12 eine größere Kraftstoffmenge gefördert wird als die erforderliche Ansaugmenge der
Hochdruckpumpe 14, strömt ein Teil der von der Förderpumpe 12 geförderten Kraftstoffmenge durch die
Kraftstoffrücklaufstrecke 24a und wird durch das geöffnete Druckventil 42 über die Verbindung 40 ebenfalls in den Kraftstoffvorratsbehälter 10 zurückgeleitet. Durch die
Hochdruckpumpe 14 wird in diesen Betriebszuständen somit nur die von der Förderpumpe .12 geförderte, relativ kühle Kraftstoffmenge angesaugt.
Die Kraftstoffrücklaufstrecke 24a wird je nach
Betriebszustand in unterschiedlichen Richtungen von Kraftstoff durchströmt. Wenn die von der Förderpumpe 12 geförderte Kraftstoffmenge geringer ist als die erforderliche Ansaugmenge der Hochdruckpumpe 14, so wird die Kraftstoffrücklaufstrecke 24a von einer Teilmenge der durch den Kraftstoffrücklauf 24 von den Injektoren 22 zurückfließenden Kraftstoffmenge zur Hochdruckpumpe 14 hin durchströmt. Wenn die von der Förderpumpe 12 geförderte Kraftstoffmenge größer ist als die erforderliche Ansaugmenge der Hochdruckpumpe 14, so wird die Kraftstoffrücklaufstrecke 24a von einer Teilmenge der von der Förderpumpe 12 geförderten Kraftstoffmenge zum Druckventil 42 hin durchströmt. Durch die Kraftstoffrücklaufstrecke 24a wird dabei sichergestellt, dass bei ausreichender Fördermenge der Förderpumpe 12 nur von dieser geförderter Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 14 angesaugt wird und nur bei nicht ausreichender Fördermenge der Förderpumpe 12 von der Hochdruckpumpe 14 auch Kraftstoff aus dem Kraftstoffrücklauf 24 angesaugt wird. Nur die von der Förderpumpe 12 geförderte Kraftstoffmenge strömt durch den Filter 30, während die aus dem Kraftstoffrücklauf 24 entnommene Kraftstoffmenge erst nach dem Filter 30 eingespeisst wird. Jedoch strömt auch die eventuell von der Förderpumpe 12 zu viel geförderte und über die Kraftstoffrücklaufstrecke 24a sowie das Druckventil 42 und die Verbindung 40 abgesteuerte Kraftstoffmenge durch den Filter 30.
In Figur 2 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der grundsätzliche Aufbau gleich ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel und nur die Förderpumpe 12 modifiziert ist. Die Förderpumpe 12 ist getrennt von der Hochdruckpumpe 14 angeordnet, weist einen elektrischen Antrieb auf und ist vorzugsweise im Kraftstoffvorratsbehälter 10 angeordnet. Zwischen der Förderpumpe 12 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 36 ist der Filter 30 angeordnet und die Bypassverbindung 44 zum Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 14 zweigt zwischen dem Filter 30 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 36 ab. Innerhalb des Kraftstoffvorratsbehälters 10 führt von der Verbindung der Förderpumpe 12 zum Filter 30 ein Rücklauf 48 in den
Kraftstoffvorratsbehälter 10 ab, der durch ein Druckventil 49 gesteuert wird. Durch das Druckventil 49 und den Rücklauf 48 ist eine Begrenzung des Drucks zwischen der Förderpumpe 12 und dem Filter 30 sichergestellt, so dass beispielsweise im Falle einer Verstopfung des Filters 30 ein unzulässiger Druckanstieg vermieden werden kann. Der übrige Aufbau und die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist gleich wie vorstehend beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
In Figur 3 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der grundsätzliche Aufbau gleich ist wie beim zweiten Ausführungsbeispiel, jedoch die Anordnung des Druckventils 42 und der Kraftstoffrücklaufstrecke 24a modifiziert ist.
Die Förderpumpe 12 weist einen elektrischen Antrieb auf und ist im Kraftstoffvorratsbehälter 10 angeordnet. Zwischen dem Filter 30 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 36 zweigt die zum Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 14 führende Bypassverbindung 44 ab. Der Kraftstoffrücklauf 24 von den Injektoren 20 mündet in die Verbindung zwischen den
Förderpumpe 12 und dem Filter 30. Vom Kraftstoffrücklauf 24 führt die durch das Druckventil 42 gesteuerte Verbindung 40 zum Kraftstoffvorratsbehälter 10 ab. Zwischen der Abzweigung der Verbindung 40 und der Mündung des Kraftstoffrücklaufs 24 in die Verbindung zwischen der Förderpumpe 12 und dem Filter 30 ist die Kraftstoffrücklaufstrecke 24a gebildet. Das Druckventil 42 kann beim dritten Ausführungsbeispiel getrennt von der Hochdruckpumpe 14 angeordnet sein.
Die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist im wesentlichen gleich wie beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel. Die Kraftstoffrücklaufstrecke 24a wird je nach Betriebszustand in unterschiedlichen Richtungen von Kraftstoff durchströmt. Wenn die von der Förderpumpe 12 geförderte Kraftstoffmenge geringer ist als die erforderliche Ansaugmenge der Hochdruckpumpe 14, so wird die Kraftstoffrücklaufstrecke 24a von einer Teilmenge der durch den Kraftstoffrücklauf 24 von den Injektoren 22 zurückfließenden Kraftstoffmenge zur Hochdruckpumpe 14 hin durchströmt. Wenn die von der
Förderpumpe 12 geförderte Kraftstoffmenge größer ist als die erforderliche Ansaugmenge der Hochdruckpumpe 14, so wird die Kraftstoffrücklaufstrecke 24a von einer Teilmenge der von der Förderpumpe 12 geförderten Kraftstoffmenge zum Druckventil 42 hin durchströmt. Durch die
Kraftstoffrücklaufstrecke 24a wird dabei sichergestellt, dass bei ausreichender Fördermenge der Förderpumpe 12 nur von dieser geförderter Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 14 angesaugt wird und nur bei nicht ausreichender Fördermenge der Förderpumpe 12 von der Hochdruckpumpe 14 auch Kraftstoff aus dem Kraftstoffrücklauf 24 angesaugt wird. Abweichend vom ersten und zweiten Ausführungsbeispiel strömt beim dritten Ausführungsbeispiel jedoch die gesamte von der Hochdruckpumpe 14 angesaugte Kraftstoffmenge durch den Filter 30. Jedoch strömt die eventuell von der Förderpumpe 12 zu viel geförderte Kraftstoffmenge nicht durch den Filter 30, da diese vor dem Filter 30 über die
Kraftstoffrücklaufstrecke 24a sowie das Druckventil 42 und die Verbindung 40 abgesteuert wird. Die über die Bypassverbindung 44 dem Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 14 zugeführte Kraftstoffmenge wird nur bei ausreichender
Fördermenge der Förderpumpe 12 ausschliesslich von dem durch diese aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 10 geförderten kalten Kraftstoff abgezweigt. Bei nicht ausreichender Fördermenge der Förderpumpe 12 wird die dem Antriebsbereich zugeführte Kraftstoffmenge der Mischung aus dem von der Förderpumpe 12 aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 10 geförderten kalten Kraftstoff und dem aus dem Kraftstoffrücklauf 24 entnommenen erwärmten Kraftstoff abgezweigt. Gegenüber dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird dem Antriebsbereich der
Hochdruckpumpe 14 beim dritten Ausführungsbeispiel somit bei nicht ausreichender Fördermenge der Förderpumpe 12 Kraftstoff mit etwas höherer Temperatur zugeführt.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckpumpe (14), durch die Kraftstoff unter Hochdruck in einen Speicher (16) gefördert wird, mit einer Förderpumpe (12) , durch die Kraftstoff zur Saugseite der Hochdruckpumpe (14) gefördert wird, mit einer zwischen der Förderpumpe (12) und der Hochdruckpumpe (14) angeordneten Kraftstoffzumesseinrichtung (36) , durch die die von der Hochdruckpumpe (14) angesaugte Kraftstoffmenge variabel einstellbar ist, mit wenigstens einem mit dem Speicher (16) verbundenen Injektor (20) , durch den Kraftstoff an der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, und mit einem Kraftstoffrücklauf (24) vom wenigstens einen Injektor (20) , dadurch gekennzeichnet, dass der
Kraftstoffrücklauf (24) vom wenigstens einen Injektor (20) in die Verbindung zwischen der Förderpumpe (12) und der Kraftstoffzumesseinrichtung (36) mündet, dass vom Kraftstoffrücklauf (24) eine durch ein Druckventil (42) gesteuerte Verbindung (40) zu einem Entlastungsbereich (10) abführt und dass von der Hochdruckpumpe (14) nur Kraftstoff aus dem Kraftstoffrücklauf (24) angesaugt wird in Betriebszuständen, in denen die von der Förderpumpe (12) geförderte Kraftstoffmenge geringer ist als die erforderliche Ansaugmenge der Hochdruckpumpe (14) .
2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von der Hochdruckpumpe (14) nur die Differenz zwischen deren erforderlicher Ansaugmenge und der von der Förderpumpe (12) geförderten Kraftstoffmenge aus dem Kraftstoffrücklauf (24) angesaugt wird.
3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigung der zum Entlastungsbereich (10) führenden Verbindung (40) vom Kraftstoffrücklauf (24) entfernt von der Mündung des
Kraftstoffrücklaufs (24) in die Verbindung zwischen der Förderpumpe (12) und der Kraftstoffzumesseinrichtung (36) angeordnet ist, so dass zwischen der Abzweigung der zum Entlastungsbereich (10) führenden Verbindung (40) und der Mündung des Kraftstoffrücklaufs (24) eine
Kraftstoffrücklaufstrecke (24a) vorhanden ist.
4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass von der Verbindung zwischen der Förderpumpe (12) und der
Kraftstoffzumesseinrichtung (36) eine Bypassverbindung (44) zu einem Antriebsbereich der Hochdruckpumpe (14) abzweigt.
5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffrücklauf (24) zwischen der Abzweigung der Bypassverbindung (44) und der Kraftstoffzumesseinrichtung (36) in die Verbindung zwischen der Förderpumpe (12) und der Kraftstoffzumesseinrichtung (36) mündet.
6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffrücklauf (24) zwischen der Förderpumpe (12) und der Abzweigung der Bypassverbindung (44) in die Verbindung zwischen der Förderpumpe (12) und der Kraftstoffzumesseinrichtung (36) mündet.
7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderpumpe (12) saugseitig ein Filter (30) vorgeschaltet und/oder druckseitig ein Filter (30) nachgeschaltet ist und dass der Kraftstoffrücklauf (24) stromabwärts nach dem Filter (30) in die Verbindung zwischen der Förderpumpe (12) und der Kraftstoffzumesseinrichtung (36) mündet.
8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderpumpe (12) saugseitig ein Filter (30) vorgeschaltet und/oder druckseitig ein Filter (30) nachgeschaltet ist und dass der Kraftstoffrücklauf (24) stromaufwärts vor dem Filter (30) in die Verbindung zwischen der Förderpumpe (12) und der Kraftstoffzumesseinrichtung (36) mündet.
9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (12) einen elektrischen Antrieb aufweist.
10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (12) mechanisch durch die Brennkraftmaschine oder die Hochdruckpumpe (14) angetrieben ist.
11. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am wenigstens einen Injektor (20) eine
Druckerhöhungseinrichtung (21) angeordnet ist, von der der Kraftstoffrücklauf (24) abführt.
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