EP2052147A1 - Vorrichtung und verfahren zur regelung eines kraftstoffvolumenstroms in einem niederdruckkreislaufsystem für eine verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur regelung eines kraftstoffvolumenstroms in einem niederdruckkreislaufsystem für eine verbrennungskraftmaschine

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Publication number
EP2052147A1
EP2052147A1 EP07787121A EP07787121A EP2052147A1 EP 2052147 A1 EP2052147 A1 EP 2052147A1 EP 07787121 A EP07787121 A EP 07787121A EP 07787121 A EP07787121 A EP 07787121A EP 2052147 A1 EP2052147 A1 EP 2052147A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
internal combustion
combustion engine
valve
feed pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07787121A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stanislaw Bodzak
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2052147A1 publication Critical patent/EP2052147A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for controlling a fuel volume flow in a low pressure circuit system for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and of claim 9.
  • Such low pressure circuit systems for promoting the fuel volume flow from a tank to a common rail injection system of an internal combustion engine are well known from the prior art.
  • Such systems regulate the supply of fuel from a tank to a metering unit or to the high pressure pump, which provides the fuel with a high pressure in the common rail system.
  • High pressure pump is supplied, which is connected to a high-pressure accumulator, and this supplies at least one injection valve with fuel, wherein the fuel has a predetermined pressure, which is adjusted by a high-pressure valve, which communicates with the high pressure accumulator.
  • the high-pressure valve is provided to discharge fuel from a set fuel pressure, this is done as a function of the amount of fuel drained and the fuel flow is controlled by a direct variation of the fuel pressure between the feed pump and the high-pressure pump.
  • an adjustable amount of the fuel supplied by the feed pump is discharged, this being achieved by a direct variation of a cross section of a connecting line between the fuel
  • Feed pump and the high-pressure pump happens.
  • the fundamental problem for conveying the fuel to a metering unit or to a high-pressure pump is that at the start of the internal combustion engine due to the dimensioning of the feed pump no sufficient delivery pressure is available, as this returned by a zero-delivery throttle or the like in the tank becomes.
  • An adapted Promotion of the fuel is possible only during normal operation of the internal combustion engine, so that a high-pressure valve must be provided which opens and closes accordingly when the internal combustion engine is operated in normal operation or is in the starting phase.
  • the invention includes the technical teaching that the fuel return line serially to the zero feed throttle further comprises an overflow valve, which during the
  • Start phase of the internal combustion engine interrupts the return of the fuel in the fuel return line and releases the return of the fuel during operation of the internal combustion engine.
  • the invention is based on the idea that the fuel flow through the fuel return line can be released or interrupted depending on the operating state of the internal combustion engine.
  • the fuel is supplied by the feed pump of a metering unit, and then compressed by a high-pressure pump to a correspondingly high pressure level and fed to the common rail system.
  • the fuel passes through a first delivery line as well a second delivery line, without that there is a throttle in these delivery lines, which would require a larger pumping capacity of the feed pump.
  • the fuel return line is provided which recirculates excess fuel from the second delivery line to the suction side of the delivery pump or into the fuel tank.
  • the performance of the feed pump is low, since the feed pump can only promote a limited fuel flow in dependence on the speed of the internal combustion engine.
  • the metering unit is not 100% tight and a return via the zero delivery throttle is very critical. Only at higher speed, for example, from 800 l / min, the delivery capacity of the feed pump is large enough to supply sufficient fuel even the metering unit or the high-pressure pump, that the spill valve can go into an open position and the fuel through the zero feed throttle through partially Suction side of the pump or can run back into the tank. The return of the
  • Fuel in the tank is necessary when braking by the engine, i. in towing mode, as the speed is high and yet no injection should take place.
  • the resulting advantage is the elimination of a high pressure valve, which is required to control a pressure control valve, whereby the pressure control valve is omitted in its originally complicated design. Furthermore, it is not necessary, a throttle between the feed pump and the
  • Overflow valve is designed as a slide valve and comprises a valve slide on which a control pressure surface is formed, wherein the control pressure surface adjacent to a control pressure chamber. It is further provided that the overflow valve comprises a compression spring which moves the valve spool into a closed position, wherein the valve spool interrupts the fuel return line in the closed position. through This arrangement of the control pressure chamber and the compression spring, the spill valve works as a monostable slide valve, which remains at a non-applied control pressure surface in the closed position and can only be transferred by pressurizing the control pressure chamber and thus the control pressure surface in an operating position.
  • control pressure chamber is in fluid communication with the first delivery line, wherein the valve spool can be brought into an operating position against the spring force of the compression spring when the control pressure chamber is pressurized by the delivery pressure of the delivery pump, and the valve spool in the
  • Control pressure chamber with the first delivery line can be made a reliable circuit of the overflow between a closed position in the starting phase and an operating position in the operating phase of the internal combustion engine.
  • Zero delivery throttle is avoidable because the fuel return line is closed.
  • the feed pump is not necessarily oversized, since it can now be made comparatively small even for a successful start phase of the internal combustion engine.
  • a fuel coarse filter is provided between the tank and the feed pump, and a fuel filter is provided in the first feed line between the feed pump and the metering unit.
  • the branch of the first delivery line for fluid communication with the control pressure chamber of the spill valve is between the fuel fine filter and the
  • control pressure chamber of the overflow valve is operated with already finely filtered fuel.
  • the present invention further relates to a method for controlling a fuel volume flow in a low pressure circuit system for a
  • Fuel return line comprises a zero feed throttle for throttling the recirculated fuel flow.
  • an overflow valve is introduced into the fuel return line in series with the zero feed throttle;
  • a wear position of the overflow valve in the starting phase of the internal combustion engine adjusts, so that the return of the fuel is interrupted via the fuel return line; and a transfer of the spill valve in the transition to the operation of the internal combustion engine in an operating position follows, so that fuel is returned via the fuel return line from the second delivery line to the suction side of the feed pump.
  • the overflow valve comprises a valve spool with a control pressure surface adjacent to a control pressure chamber, and the valve spool is guided via a pressurization of the control pressure surface in the operating position when the pressurization by means of the feed pump.
  • the pressurization by means of the feed pump must reach a minimum pressure level, so that the valve spool of the spill valve when starting the internal combustion engine against the spring force of the compression spring in a
  • the compression spring holds the valve spool in the closed position when the control pressure chamber is not acted upon. This remains even in the closed position when the feed pump with the starting speed of the internal combustion engine promotes only a small volume flow of the fuel.
  • the delivery pressure of the delivery pump reaches a minimum pressure level, so that the valve spool passes into the operating position.
  • the transition to the operating position takes place counter to the spring force of the compression spring and guarantees an operating pressure of about 5 ... 7bar.
  • the feed pump is operated depending on the speed of the internal combustion engine, and at low speed in the starting phase of the internal combustion engine, the spill valve by the low flow rate in the
  • Figure 1 is a view of a low-pressure circuit system for fuel supply to an internal combustion engine with an overflow valve according to the invention in a closed position in the starting phase of
  • FIG. 2 shows a view of a low-pressure circuit system for supplying fuel to an internal combustion engine with an overflow valve according to the invention in an operating position during operation
  • the low-pressure circuit system 1 shown in FIG. 1 is used to transport fuel from a tank 10 to a common-rail system for injecting the fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine.
  • a feed pump 11 which sucks the fuel through a fuel coarse filter 22.
  • the fuel is passed after the feed pump 11 through a fuel refill 23 and fed to a first delivery line 12.
  • the delivery line 12 leads to a metering unit, which supplies the fuel via a second delivery line 14 to the common rail system.
  • the fuel can be returned to the suction side of the feed pump 11 or into the tank 10 via a zero feed throttle 16. This is particularly necessary when the internal combustion engine is in normal operation and thus at a correspondingly increased speed.
  • the fuel provided in the second delivery line is greater in quantity than must be supplied by the high-pressure pump to the common rail system.
  • the delivery pump 11 is not operated at full speed, since it is generally driven by the internal combustion engine itself. The case available fuel flow or the
  • Pressure of the fuel in the first delivery line 12 and in the second delivery line 14 is comparatively low.
  • it is provided to first interrupt the outflow of the fuel via the fuel return line 15 through an overflow valve 17 in the second delivery line 14 Even at low speed and low flow rate of the feed pump 11 to provide a high pressure of the fuel available.
  • the overflow valve 17 is in a closed position, in which an axially slidably received valve spool 18 the
  • Fuel return line 15 interrupts.
  • the valve spool 18 is pressed by a compression spring 21 in the closed position.
  • a branch from the first delivery line 12 this is fluidly connected to the control pressure chamber 20.
  • the control pressure chamber 20 adjoins the control pressure surface 19, which opposite of the compression spring 21 by pressurizing the valve spool 18 in a
  • Feed pump 11 can be returned.
  • FIG. 2 shows the low-pressure circuit system 1 in the operating position.
  • the fuel is sucked out of the tank 10 through a first fuel coarse filter 22 by the feed pump 11.
  • the fuel is supplied by the feed pump 11 to a first delivery line 12 through a fuel filter and passes via the first delivery line 12 to a metering unit 13.
  • the metering unit 13 introduces the fuel via a second delivery line 14 to a common rail system - not shown here - too ,
  • valve spool 18 is also transferred via the adjacent control pressure surface 19 against the force of the compression spring 21 in the operating position. Due to corresponding recesses in the valve spool 18 can be returned by this from the zero feed throttle 16 via the fuel return line 15.
  • Overflow valve 17 and the surface of the control pressure surface 19 is tuned to the pressure level of the feed pump 11 such that the valve spool 18 is transferred only at the transition to the normal operation of the internal combustion engine in the operating position. This can also be done by an appropriate selection of the spring stiffness of the compression spring 21 according to the present arrangement. Further, it can be provided that the compression spring 21 can be adjusted via a set screw in a biasing pressure, so that the transition of the valve spool 18 can be adjusted from the closed position to the operating position of the corresponding engine speed.
  • Embodiment Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use.

Landscapes

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Abstract

Vorrichtung zur Regelung eines Kraftstoffvolumenstroms in einem Niederdruckkreislaufsystem (1) für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Tank (10) zur Bereitstellung des Kraftstoffes, aus dem mit einer Förderpumpe (11) der Kraftstoff über eine Förderleitung einer Hochdruckpumpe zuführbar ist, wobei ferner von der Förderleitung eine Kraftstoffrückführleitung (15) vorgesehen ist, welche eine Nullförderdrossel (16) zur Drosselung des rückgeführten Kraftstoffs aufweist, wobei die Kraftstoffrückführleitung (15) seriell zur Nullförderdrossel (16) ferner ein Überströmventil (17) umfasst, welches während der Startphase der Verbrennungskraftmaschine die Rückführung des Kraftstoffes in der Kraftstoffrückführleitung (15) unterbricht und im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine die Rückführung des Kraftstoffs freigibt. Somit wird eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Regelung eines Kraftstoffvolumenstroms in einem Niederdruckkreislaufsystem (1) geschaffen, welche einen einfachen Aufbau aufweist und bei kleinen Fördervolumen eine sichere Startphase ermöglicht.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Regelung eines Kraftstoffvolumenstroms in einem Niederdruckkreislaufsvstem für eine Verbrennungskraftmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Regelung eines Kraftstoffvolumenstroms in einem Niederdruckkreislaufsystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie des Anspruchs 9.
Stand der Technik
Derartige Niederdruckkreislaufsysteme zur Förderung des Kraftstoffvolumenstroms von einem Tank zu einem Common-Rail-Einspritzsystems einer Verbrennungskraftmaschine sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Derartige System regeln die Zufuhr des Kraftstoffs aus einem Tank zu einer Zumesseinheit bzw. zur Hochdruckpumpe, welche den Kraftstoff mit einem Hochdruck im Common-Rail- System bereitstellt.
Aus der Patentschrift DE 196 18 707 C2 ist ein Verfahren zur Regelung des Kraftstoffvolumenstroms bekannt, welcher von einer Förderpumpe einer
Hochdruckpumpe zugeführt wird, die an einem Hochdruckspeicher angeschlossen ist, und dieser mindestens ein Einspritzventil mit Kraftstoff versorgt, wobei der Kraftstoff einen vorgegebenen Druck aufweist, der von einem Hochdruckventil eingestellt wird, das mit dem Hochdruckspeicher in Verbindung steht. In diesem System ist das Hochdruckventil dazu vorgesehen, ab einem eingestellten Kraftstoffdruck Kraftstoff abzulassen, wobei dieses als Funktion von der abgelassenen Kraftstoffmenge erfolgt und der Kraftstoffvolumenstrom durch eine direkte Variation des Kraftstoffdruckes zwischen der Förderpumpe und der Hochdruckpumpe geregelt wird. Dafür wird eine einstellbare Menge des von der Förderpumpe gelieferten Kraftstoffs abgelassen, wobei dies durch eine direkte Variation eines Querschnitts einer Verbindungsleitung zwischen der
Förderpumpe und der Hochdruckpumpe geschieht. Das grundsätzliche Problem zur Förderung des Kraftstoffs an eine Zumesseinheit bzw. an eine Hochdruckpumpe besteht darin, dass beim Start der Verbrennungskraftmaschine aufgrund der Dimensionierung der Förderpumpe kein hinreichender Förderdruck zur Verfügung steht, da dieser durch eine Null-Förder-Drossel oder dergleichen in den Tank zurückgeführt wird. Eine angepasste Förderung des Kraftstoffs ist erst im Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine möglich, so dass ein Hochdruckventil vorgesehen werden muss, welches entsprechend öffnet bzw. schließt, wenn die Verbrennungskraftmaschine im Normalbetrieb betrieben wird oder sich in der Startphase befindet.
Gemäß dieser Ausführung entsteht jedoch das Problem, dass ein Hochdruckventil notwendig ist, welches mit einem Druckregelventil in Wirkverbindung gebracht werden muss. Aufgrund der sehr hohen Drücke des Kraftstoffs ist es jedoch mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, das Hochdruckventil zuverlässig zu schalten.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Regelung eines Kraftstoffvolumenstroms in einem Niederdruckkreislaufsystem zu schaffen, welche bzw. welcher einen einfachen Aufbau aufweist und bei kleinen Fördervolumen eine sichere Startphase ermöglicht.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung sowie einem Verfahren zur Regelung eines Kraftstoffvolumenstroms in einem Niederdruckkreislaufsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und des Anspruchs 9 in Verbindung mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Kraftstoffrückführleitung seriell zur Nullförderdrossel ferner ein Überströmventil umfasst, welches während der
Startphase der Verbrennungskraftmaschine die Rückführung des Kraftstoffs in der Kraftstoffrückführleitung unterbricht und im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine die Rückführung des Kraftstoffs freigibt.
Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, dass der Kraftstoffvolumenstrom durch die Kraftstoffrückführleitung in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine freigegeben oder unterbrochen werden kann. Der Kraftstoff wird durch die Förderpumpe einer Zumesseinheit zugeführt, und anschließend durch eine Hochdruckpumpe auf ein entsprechend hohes Druckniveau verdichtet und dem Common- Rail-System zugeführt. Dabei verläuft der Kraftstoff durch eine erste Förderleitung sowie eine zweite Förderleitung, ohne dass sich in diesen Förderleitungen eine Drossel befindet, die eine größere Pumpleistung der Förderpumpe erfordern würde. Als Abzweigung von der zweiten Förderleitung ist die Kraftstoffrückführleitung vorgesehen, welche überschüssigen Kraftstoff aus der zweiten Förderleitung zur Saugseite der Förderpumpe bzw. in den Kraftstofftank zurückführt.
Beim Start der Verbrennungskraftmaschine ist die Leistung der Förderpumpe gering, da die Förderpumpe in Abhängigkeit von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine nur einen begrenzten Kraftstoffvolumenstrom fördern kann. Die Zumesseinheit ist nicht 100% dicht und eine Rückführung über die Null-Förder-Drossel ist sehr kritisch. Erst bei höherer Drehzahl, beispielsweise ab 800 l/min, ist die Förderleistung der Förderpumpe groß genug, um auch dann hinreichend Kraftstoff der Zumesseinheit bzw. der Hochdruckpumpe zuzuführen, dass das Überströmventil in eine Öffnungsstellung übergehen kann und der Kraftstoff durch die Nullförderdrossel hindurch teilweise zur Saugseite der Förderpumpe bzw. in den Tank zurücklaufen kann. Das Rücklaufen des
Kraftstoffes in den Tank ist notwendig beim Bremsvorgang durch den Motor, d.h. im Schleppbetrieb, da die Drehzahl hoch ist und dennoch keine Einspritzung erfolgen soll.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau ist es möglich, durch ein einfaches Schließen in der Startphase und ein Öffnen im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine den
Kraftstoffvolumenstrom durch die Kraftstoffrückführleitung zu unterbrechen bzw. anschließend freizugeben. Der sich ergebende Vorteil ist der Wegfall eines Hochdruckventils, welches zur Steuerung eins Druckregelventils erforderlich ist, wobei auch das Druckregelventil in seiner ursprünglich komplizierten Ausführung entfällt. Ferner ist es nicht weiter notwendig, eine Drossel zwischen der Förderpumpe und der
Hochdruckpumpe vorzusehen, was eine nicht notwendige Pumpleistung der Förderpumpe erfordert und zu vermeidbaren Verlusten führen würde. Dies erlaubt den Einsatz einer kleineren Förderpumpe, was Kosten- und Gewichtsvorteile bietet.
Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels der Erfindung ist vorgesehen, dass das
Überströmventil als Schieberventil ausgebildet ist und einen Ventilschieber umfasst, an dem eine Steuerdruckfläche ausgebildet ist, wobei die Steuerdruckfläche an eine Steuerdruckkammer angrenzt. Ferner ist vorgesehen, dass das Überströmventil eine Druckfeder umfasst, welche den Ventilschieber in eine Schließstellung bewegt, wobei der Ventilschieber in der Schließstellung die Kraftstoffrückführleitung unterbricht. Mittels dieser Anordnung von Steuerdruckkammer und der Druckfeder funktioniert das Überströmventil als monostabiles Schieberventil, welches bei einer nicht beaufschlagten Steuerdruckfläche in der Schließstellung verbleibt und erst durch eine Druckbeaufschlagung der Steuerdruckkammer und damit der Steuerdruckfläche in eine Betriebsstellung überführt werden kann.
Vorteilhafterweise steht die Steuerdruckkammer mit der ersten Förderleitung fluidisch in Verbindung, wobei der Ventilschieber bei einer Druckbeaufschlagung der Steuerdruckkammer durch den Förderdruck der Förderpumpe entgegen der Federkraft der Druckfeder in eine Betriebsstellung bringbar ist, und der Ventilschieber in der
Betriebsstellung die Kraftstoffrückführleitung freigibt. Die Schaltung des Überströmventils in der Kraftstoffrückführleitung erfolgt somit über den Druck in der ersten Förderleitung, welche von der Betriebssituation der Verbrennungskraftmaschine abhängt. Vorteilhafterweise ist damit keine externe elektromagnetische Ansteuerung des Überströmventil erforderlich, da aufgrund der fluidischen Verbindung der
Steuerdruckkammer mit der ersten Förderleitung eine zuverlässige Schaltung des Überströmventils zwischen einer Schließstellung in der Startphase und einer Betriebsstellung in der Betriebsphase der Verbrennungskraftmaschine erfolgen kann.
Dabei ist vorgesehen, dass die Federkraft der Druckfeder größer ist, als die resultierende
Kraft der Druckbeaufschlagung der Steuerdruckfläche durch den Förderdruck der Förderpumpe während der Startphase der Verbrennungskraftmaschine, so dass der Ventilschieber in der Schließstellung verbleibt und die Kraftstoffrückführung durch die Kraftstoffrückführleitung unterbrochen ist. Geht jedoch die Verbrennungskraftmaschine nach der Startphase in die normale Betriebsphase über, so ist vorgesehen, dass die resultierende Kraft der Druckbeaufschlagung der Steuerdruckfläche durch den Förderdruck der Förderpumpe größer ist als die Federkraft der Druckfeder. Damit befindet sich der Ventilschieber in der Betriebsstellung und die Kraftstoffrückführung durch die Kraftstoffrückführleitung ist freigegeben. Dieses Schaltprinzip wird dadurch ermöglicht, dass die Förderpumpe in Abhängigkeit von der Drehzahl der
Verbrennungskraftmaschine in der Startphase eine geringe Kraftstoffmenge mit einem geringen Druck fördert und im normalen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine einen hohen Förderdruck mit einer hohen Förderleistung bereitstellt. Die Kraftstoffübermenge wird durch die Nullförderdrossel und durch das Überströmventil zurück in den Tank geführt. Ein besonderer Vorteil ergibt sich aus der Anordnung des Niederdruckkreislaufsystems gemäß der vorliegenden Erfindung, dass die Förderpumpe hinsichtlich einer maximal notwenigen Förderleistung vergleichsweise klein ausgeführt werden kann, da in der Startphase ein Verlust an Kraftstoffdruck in der zweiten Förderleitung durch die
Nullförderdrossel vermeidbar ist, da die Kraftstoffrückführleitung verschlossen ist. Im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ist die Förderpumpe hingegen nicht notwendigerweise überdimensioniert, da diese nunmehr auch für eine erfolgreiche Startphase der Verbrennungskraftmaschine vergleichsweise klein ausgeführt sein kann.
Aus konstruktiven Gründen ist es von besonderem Vorteil, dass zwischen dem Tank und der Förderpumpe ein Kraftstoffgrobfilter und zwischen der Förderpumpe und der Zumesseinheit ein Kraftstofffeinfilter in der ersten Förderleitung vorgesehen ist. Die Abzweigung der ersten Förderleitung zur fluidischen Verbindung mit der Steuerdruckkammer des Überströmventils ist zwischen dem Kraftstofffeinfilter und der
Zumesseinheit angeordnet. Somit wird auch die Steuerdruckkammer des Überströmventils mit bereits fein gefiltertem Kraftstoff betrieben.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Regelung eines Kraftstoffvolumenstroms in einem Niederdruckkreislaufsystem für eine
Verbrennungskraftmaschine mit einem Tank zur Bereitstellung des Kraftstoffs, aus dem mit einer Förderpumpe der Kraftstoff über einer erste Förderleitung einer Zumesseinheit zugeführt wird, vermittels der der Kraftstoff über eine zweite Förderleitung einer Hochdruckpumpe zugeführt wird, und der Kraftstoff über eine Kraftstoffrückführleitung teilweise an die Saugseite der Förderpumpe zurückgeführt wird, wobei die
Kraftstoffrückführleitung eine Nullförderdrossel zur Drosselung des rückgeführten Kraftstoffvolumenstroms umfasst. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass zunächst ein Überströmventil in die Kraftstoffrückführleitung seriell zur Nullförderdrossel eingebracht wird; ferner ist vorgesehen, dass sich zunächst eine Schleißstellung des Überströmventils in der Startphase der Verbrennungskraftmaschine einstellt, so dass die Rückführung des Kraftstoffs über die Kraftstoffrückführleitung unterbrochen wird; und eine Überführung des Überströmventils beim Übergang in den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine in einer Betriebsstellung folgt, so dass Kraftstoff über die Kraftstoffrückführleitung aus der zweiten Förderleitung an die Saugseite der Förderpumpe zurückgeführt wird. Somit beschreibt dieses Verfahren einen Startvorgang einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Niederdruckkreislaufsystem, welches gemäß der vorliegenden Erfindung ein Überströmventil umfasst.
Das Verfahren ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil einen Ventilschieber mit einer an eine Steuerdruckkammer angrenzenden Steuerdruckfläche umfasst, und der Ventilschieber über eine Druckbeaufschlagung der Steuerdruckfläche in die Betriebsstellung geführt wird, wenn die Druckbeaufschlagung mittels der Förderpumpe erfolgt. Die Druckbeaufschlagung mittels der Förderpumpe muss dabei ein Mindestdruckniveau erreichen, so dass der Ventilschieber des Überströmventils beim Starten der Verbrennungskraftmaschine entgegen der Federkraft der Druckfeder in eine
Betriebsstellung übergeht. Die Druckfeder hält bei nicht beaufschlagter Steuerdruckkammer den Ventilschieber in der Schließstellung. Dieser verbleibt auch dann in der Schließstellung, wenn die Förderpumpe mit der Startdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine nur einen geringen Volumenstrom des Kraftstoffs fördert. Beim Übergang in den normalen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, welcher durch eine Mindestdrehzahl von beispielsweise 800 Umdrehungen/Minute gekennzeichnet ist, erreicht der Förderdruck der Förderpumpe ein Mindestdruckniveau, so dass der Ventilschieber in die Betriebsstellung übergeht. Der Übergang in die Betriebsstellung erfolgt dabei entgegen der Federkraft der Druckfeder und garantiert einen Betriebsdruck von ca. 5...7bar.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Förderpumpe abhängig von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine betrieben wird, und bei niedriger Drehzahl in der Startphase der Verbrennungskraftmaschine das Überströmventil durch die niedrige Förderrate in der
Schließstellung verbleibt und ab der Leerlaufdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine der Förderdruck der Förderpumpe einen Wert erreicht, um über die Druckbeaufschlagung der Steuerdruckfläche das Überströmventil in die Betriebsstellung zu überführen.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
Ausführungsbeispiel Es zeigt:
Figur 1 eine Ansicht eines Niederdruckkreislaufsystems zur Kraftstoffzufuhr zu einer Verbrennungskraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Überströmventil in einer Schließstellung in der Startphase der
Verbrennungskraftmaschine; und
Figur 2 eine Ansicht eines Niederdruckkreislaufsystems zur Kraftstoffzufuhr zu einer Verbrennungskraftmaschine mit einem erfmdungsgemäßen Überströmventil in einer Betriebsstellung während des Betriebes der
Verbrennungskraftmaschine.
Das in Figur 1 dargestellte Niederdruckkreislaufsystem 1 dient zur Beförderung von Kraftstoff aus einem Tank 10 an ein Common-Rail- System zur Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine. Zur Förderung des
Kraftstoffs aus dem Tank 10 ist eine Förderpumpe 11 vorgesehen, welche den Kraftstoff durch einen Kraftstoffgrobfilter 22 ansaugt. Der Kraftstoff wird nach der Förderpumpe 11 durch einen Kraftstofffeinfϊlter 23 geleitet und einer ersten Förderleitung 12 zugeführt. Die Förderleitung 12 führt zu einer Zumesseinheit, welche den Kraftstoff über eine zweite Förderleitung 14 dem Common-Rail- System zuführt.
Aus der zweiten Förderleitung 14 kann über eine Nullförderdrossel 16 der Kraftstoff wieder an die Saugseite der Förderpumpe 11 bzw. in den Tank 10 zurückgeführt werden. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine im normalen Betrieb und damit bei entsprechend erhöhter Drehzahl befindet. Dabei ist der in der zweiten Förderleitung zur Verfügung gestellte Kraftstoff in der Menge größer, als von der Hochdruckpumpe dem Common-Rail- System zugeführt werden muss. Hingegen wird in der Startphase gemäß der Darstellung in Figur 1 die Förderpumpe 11 nicht mit voller Drehzahl betrieben, da diese in der Regel von der Verbrennungskraftmaschine selbst angetrieben wird. Der dabei zur Verfügung stehende Kraftstoffvolumenstrom bzw. der
Druck des Kraftstoffs in der ersten Förderleitung 12 sowie in der zweiten Förderleitung 14 ist vergleichsweise gering. Um nunmehr in der Startphase der Verbrennungskraftmaschine den Druck in der zweiten Förderleitung zu erhöhen, ist vorgesehen, das Abströmen des Kraftstoffs über die Kraftstoffrückführleitung 15 durch ein Überströmventil 17 zunächst zu unterbrechen, um in der zweiten Förderleitung 14 auch bei niedriger Drehzahl und geringem Fördervolumen der Förderpumpe 11 einen hohen Druck des Kraftstoffs zur Verfügung zu stellen.
Während der Startphase befindet sich das Überströmventil 17 in einer Schließstellung, in der ein axial verschiebbar aufgenommener Ventilschieber 18 die
Kraftstoffrückführleitung 15 unterbricht. Der Ventilschieber 18 wird durch eine Druckfeder 21 in die Schließstellung gedrückt. Durch eine Abzweigung aus der ersten Förderleitung 12 ist diese mit der Steuerdruckkammer 20 fluidisch verbunden. Die Steuerdruckkammer 20 grenzt an die Steuerdruckfläche 19 an, welche gegenüberliegend von der Druckfeder 21 durch eine Druckbeaufschlagung den Ventilschieber 18 in eine
Betriebsstellung bewegen kann, wenn diese druckbeaufschlagt wird. Befindet sich nun wie in der Figur 1 dargestellt, das Niederdruckkreislaufsystem in der Startphase der Verbrennungskraftmaschine, so ist durch das Überströmventil 17 die Kraftstoffrückführleitung 15 unterbrochen, so dass über die Nullförderdrossel 16 keinen Kraftstoff von der zweiten Förderleitung 14 in den Tank 10 bzw. an die Saugseite der
Förderpumpe 11 zurückgeführt werden kann.
In Figur 2 ist das Niederdruckkreislaufsystem 1 in der Betriebsstellung dargestellt. Wie bereits in Figur 1 beschrieben, wird durch die Förderpumpe 11 der Kraftstoff aus dem Tank 10 durch einen ersten Kraftstoffgrobfilter 22 angesaugt. Der Kraftstoff wird durch die Förderpumpe 11 einer ersten Förderleitung 12 durch einen Kraftstofffeinfilter zugeführt und gelangt über die erste Förderleitung 12 zu einer Zumesseinheit 13. Die Zumesseinheit 13 führt den Kraftstoff über eine zweite Förderleitung 14 einem Common- Rail-System - hier nicht dargestellt - zu.
Aufgrund der Stellung des Ventilschiebers 18 ist die Kraftstoffrückführleitung 15 geöffnet, so dass der Kraftstoff über die Nullförderdrossel 16 aus der zweiten Förderleitung 14 zur Saugseite der Förderpumpe 11 zurückgeführt werden kann. Befindet sich wie in Figur 2 dargestellt das Niederdruckkreislaufsystem 1 im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, so wird durch die Förderpumpe 11 eine große Menge
Kraftstoff gefördert, so dass aufgrund der Verbindung der ersten Förderleitung 12 mit der Steuerdruckkammer 20 diese durch einen größeren Druck beaufschlagt wird. Durch die Beaufschlagung der Steuerdruckkammer 20 mit einem großen Druck wird zugleich der Ventilschieber 18 über die angrenzende Steuerdruckfläche 19 entgegen der Kraft der Druckfeder 21 in die Betriebsstellung überführt. Aufgrund entsprechender Aussparungen in dem Ventilschieber 18 kann durch diese von der Nullförderdrossel 16 über die Kraftstoffrückführleitung 15 zurückgeführt werden.
Zur zuverlässigen Funktion des Niederdruckkreislaufsystems 1 mit einem erfmdungsgemäßen Überströmventil 17 ist vorgesehen, dass die Größe des
Überströmventils 17 und die Fläche der Steuerdruckfläche 19 derart auf das Druckniveau der Förderpumpe 11 abgestimmt ist, dass der Ventilschieber 18 erst beim Übergang in den normalen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine in die Betriebsstellung überführt wird. Dies kann gemäß der vorliegenden Anordnung auch durch eine entsprechende Auswahl der Federsteifigkeit der Druckfeder 21 erfolgen. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Druckfeder 21 über eine Stellschraube in einem Vorspanndruck eingestellt werden kann, so dass der Übergang des Ventilschiebers 18 von der Schließstellung in die Betriebsstellung der entsprechenden Motordrehzahl angepasst werden kann.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene
Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Regelung eines KraftstoffVolumenstroms in einem
Niederdruckkreislaufsystem (1) für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Tank (10) zur Bereitstellung des Kraftstoffes, aus dem mit einer Förderpumpe (11) der
Kraftstoff über eine Förderleitung einer Hochdruckpumpe zuführbar ist, wobei ferner von der Förderleitung eine Kraftstoffrückführleitung (15) vorgesehen ist, welche eine Nullförderdrossel (16) zur Drosselung des rückgeführten Kraftstoffs aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffrückführleitung (15) seriell zur Nullförderdrossel (16) ferner ein Überströmventil (17) umfasst, welches während der
Startphase der Verbrennungskraftmaschine die Rückführung des Kraftstoffes in der Kraftstoffrückführleitung (15) unterbricht und im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine die Rückführung des Kraftstoffs freigibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil (17) als Schieberventil ausgebildet ist und einen Ventilschieber (18) umfasst, an dem eine Steuerdruckfläche (19) ausgebildet ist, wobei die Steuerdruckfläche (19) an eine Steuerdruckkammer (20) angrenzt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil (17) eine Druckfeder (21) umfasst, welche den Ventilschieber (18) in eine Schließstellung bewegt, wobei der Ventilschieber (18) in der Schließstellung die Kraftstoffrückführleitung (15) unterbricht.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerdruckkammer (20) mit einer ersten Förderleitung (12) fluidisch in Verbindung steht, und der Ventilschieber (18) bei einer Druckbeaufschlagung der Steuerdruckkammer (20) durch den Förderdruck der Förderpumpe (11) entgegen der Federkraft der Druckfeder (21) in eine Betriebsstellung bringbar ist, wobei der Ventilschieber (18) in der Betriebsstellung die
Kraftstoffrückführleitung (15) freigibt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft der Druckfeder (21) größer ist als die resultierende Kraft der Druckbeaufschlagung der Steuerdruckfläche (19) durch den Förderdruck der Förderpumpe (11) während der Startphase der Verbrennungskraftmaschine, so dass der Ventilschieber (18) in der Schließstellung verbleibt und die Kraftstoffrückführung durch die Kraftstoffrückführleitung (15) unterbrochen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die resultierende Kraft der Druckbeaufschlagung der
Steuerdruckfläche (19) durch den Förderdruck der Förderpumpe (11) während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine größer ist als die Federkraft der Druckfeder (21), so dass sich der Ventilschieber (18) in der Betriebsstellung befindet und die Kraftstoffrückführung durch die Kraftstoffrückführleitung (15) freigegeben ist.
7. Vorrichtung nach einer der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Tank (10) und der Förderpumpe (11) ein Kraftstoffgrobfilter (22) in der ersten Förderleitung (12) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Förderpumpe (11) und der Zumesseinheit (13) ein Kraftstofffeinfilter (23) in der ersten Förderleitung (12) angeordnet ist, wobei eine Abzweigung der ersten Förderleitung (12) zur fluidischen Verbindung mit der Steuerdruckkammer (20) zwischen dem Kraftstofffeinfilter (23) und der Zumesseinheit (13) angeordnet ist.
9. Verfahren zur Regelung eines Kraftstoffvolumenstroms in einem Niederdruckkreislaufsystem (1) für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Tank (10) zur Bereitstellung eines Kraftstoffs, aus dem mit einer Förderpumpe (11) der Kraftstoff über eine Förderleitung einer Hochdruckpumpe zugeführt wird, und der Kraftstoff über eine Kraftstoffrückführleitung (15) teilweise zurückgeführt wird, wobei die Kraftstoffrückführleitung (15) eine Nullförderdrossel (16) zur Drosselung des rückgeführten Kraftstoffvolumenstroms umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Einbringen eines Überströmventils (17) in die Kraftstoffrückführleitung (15) seriell zur Nullförderdrossel (16);
Einstellung einer Schließstellung des Überströmventils (17) in der Startphase der Verbrennungskraftmaschine, so dass die Rückführung des Kraftstoffes über die Kraftstoffrückführleitung (15) unterbrochen wird;
Überführung des Überströmventils (17) beim Übergang von der Startphase in den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine in eine Betriebsstellung, so dass der
Kraftstoff über die Kraftstoffrückführungsleitung (15) aus der zweiten Förderleitung (14) an die Saugseite der Förderpumpe (11) zurückgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil (17) einen Ventilschieber (18) mit einer an eine Steuerdruckkammer (20) angrenzenden Steuerdruckfläche (19) umfasst, und der Ventilschieber (18) über eine Druckbeaufschlagung der Steuerdruckfläche (19) in die Betriebsstellung überführt wird, wobei die Druckbeaufschlagung mittels der Förderpumpe (11) erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (18) beim Start der Verbrennungskraftmaschine mit einer Druckfeder (21) in der Schließstellung gehalten wird und der Ventilschieber (18) erst dann in die Betriebesstellung übergeht, wenn die Förderpumpe (11) die Steuerdruckfläche (19) mit einem Mindestdruck entgegen der
Federkraft der Druckfeder (21) beaufschlagt.
12. Verfahren nach Anspruch 9-11, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (11) abhängig von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine betrieben wird, und bei niedriger Drehzahl in der Startphase der Verbrennungskraftmaschine das Überströmventil (17) aufgrund des niedrigeren Förderdrucks in der Schließstellung verbleibt und erst ab Leerlaufdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine der Förderdruck der Förderpumpe (11) einen Wert erreicht, um über die Druckbeaufschlagung der Steuerdruckfläche (19) das Überströmventil (17) in die Betriebsstellung zu überführen.
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