EP2217795A2 - Kraftstoffeinspritzsystem für eine brennkraftmaschine mit hc-injektor - Google Patents

Kraftstoffeinspritzsystem für eine brennkraftmaschine mit hc-injektor

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EP2217795A2
EP2217795A2 EP08855268A EP08855268A EP2217795A2 EP 2217795 A2 EP2217795 A2 EP 2217795A2 EP 08855268 A EP08855268 A EP 08855268A EP 08855268 A EP08855268 A EP 08855268A EP 2217795 A2 EP2217795 A2 EP 2217795A2
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EP
European Patent Office
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pressure
fuel
pump
injection system
low
Prior art date
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EP08855268A
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Christian Langenbach
Marcus Kristen
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • 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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    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits

Definitions

  • HC injectors inject fuel upstream of the particulate filter (s) into the exhaust pipe, thereby allowing better control of the regeneration of the particulate filter.
  • the invention has for its object to provide a fuel injection system with an HC injector, which is optimized in terms of efficiency and cost.
  • a fuel injection system of an internal combustion engine having a low pressure region and a high pressure region, wherein in the low pressure region a prefeed pump is provided which promotes fuel from a fuel tank to a high pressure pump, and wherein in the high pressure region, a high pressure pump is provided, which are under high pressure Fuel to a common rail or at least one injector promotes, thereby solved, that the low-pressure region comprises at least one HC injector and that the at least one HC injector injects fuel upstream of one or more particulate filter in the exhaust aftertreatment device of the internal combustion engine.
  • Due to the invention claimed integration of the HC injector in the low pressure region of the fuel injection system can account for a separate fuel pump for the HC injector. Rather, the already existing feed pump is used if necessary for the promotion of fuel in the HC injector. This results in a simplification of the fuel injection system and the production costs are significantly lower. In addition, there is the advantage that no further fuel pump is required, whereby the weight and consequent fuel consumption and the CO2 emission of a vehicle equipped with the fuel injection system vehicle are low.
  • the feed pump is designed as an electrically driven fuel pump or as a mechanically driven fuel pump.
  • a switchable additional fuel pump is still provided.
  • This usually electrically powered switchable additional fuel pump is usually R.319187 3
  • this additional fuel pump can be used to refill the fuel injection system after a Tankleerfahrt. As soon as the internal combustion engine has started and the mechanically driven delivery pump builds up sufficient pressure, the additional fuel pump is switched off again. According to the invention, the additional fuel pump can now be switched on while the internal combustion engine is running, so that a two-stage pressure increase takes place in the low-pressure region of the fuel injection system. The first pressure increase is effected by the additional fuel pump, while the mechanically driven feed pump arranged downstream thereof effects a further pressure increase.
  • the pressure on the pressure side of the prefeed pump is briefly and selectively increased during this particular mode of operation, so that a sufficiently high pressure for injecting fuel through the HC injector in the low pressure region is present. Since the electrically switchable additional fuel pump anyway has very low operating times, the additional short stress of about 10 to 20 minutes for regeneration readily possible and requires no additional measures to increase the robustness and life of the already existing additional fuel pump.
  • the at least one HC injector it is possible to connect the at least one HC injector to a fuel supply line or an interior of the high-pressure fuel pump. Of course, it is also possible to connect the at least one HC injector to a return line.
  • a pressure control valve is arranged between the interior of the high-pressure fuel pump and the return line.
  • this pressure control valve With the help of this pressure control valve, the operating pressure of the low pressure region of the internal combustion engine is regulated in normal operation.
  • the pressure control valve may, for example, the pressure in the fuel inlet on the suction side R.319187 4
  • the pre-conveyor pump are controlled.
  • By briefly increasing the delivery rate of the Vorforderpumpe also increases the pressure in the low pressure region corresponding to the characteristic of the pressure control valve.
  • This switchable throttle can be switched electrically or hydraulically and be activated in each case if the pressure in the low pressure range to be raised.
  • Fuel injection system having a low pressure region and a high pressure region, wherein in the low pressure region, a Vorbef ⁇ rderpumpe is provided which promotes fuel from a fuel tank to a high pressure pump, and wherein in the high pressure region, a high-pressure pump is provided, the high-pressure fuel in a common rail or promotes at least one injection valve, wherein at least one HC injector is connected to the low pressure region and wherein the at least one HC injector injects upstream of one or more particulate filter in an exhaust pipe of the internal combustion engine, if necessary, achieved during the injection of fuel through the HC injector, the pressure in the low pressure range of the fuel injection system is raised.
  • the pre-supply pump need not be designed for a continuous operating pressure that corresponds to the injection pressure of the HC injector. It is sufficient if the pre-supply pump can provide the injection pressure of the HC injector for a short time, ie a few minutes. As a result, the prefeed pump can be made less expensive and smaller.
  • the invention claimed temporary increase in pressure in the low pressure range can be done in an electrically driven Vorforderpumpe by increasing the drive voltage of the same or in a pressure-controlled electrically driven pump by increasing the setpoint of the pressure.
  • the pressure increase in the low pressure range by activating a switchable throttle arranged upstream of the return line.
  • a switchable throttle By selectively throttling the return flow, the operating pressure in the low-pressure region shifts according to the characteristic of the pressure control valve towards higher values, so that a sufficient pressure for injecting fuel through the HC injector is possible.
  • FIGS 1 to 8 embodiments of inventive fuel injection systems.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a fuel injection system according to the invention in a block diagram representation.
  • the fuel injection system comprises inter alia a high-pressure fuel pump 1, a tank 3, a pressure sensor 4, an electrically driven forecasting pump 5, a fuel filter 7, a rail 9 and a pressure relief valve 11.
  • the injectors connected to the rail 9 are not shown in FIG.
  • the pressure limiting valve 11 opens into a return line 13, in which the leakage quantities of the injectors, not shown, are discharged.
  • the return line 13 opens in this embodiment in the tank 3 and drives there a jet pump 10 at.
  • a temperature sensor T Inside the high-pressure fuel pump 1 may optionally be arranged a temperature sensor T.
  • the high-pressure fuel pump 1 is hydraulically connected to the tank 3 via a fuel inlet 15, the filter 7 and the forecasting pump 5. Downstream of the precharge pump 5, an HC injector 16 is connected to the fuel inlet 15. If necessary, fuel can be injected into an exhaust pipe (not shown) of the internal combustion engine with the HC injector 16. The targeted injection of fuel into the exhaust pipe at a location upstream of a particulate filter, the regeneration of the particulate filter can be triggered.
  • the fuel inlet 15 connects a delivery side of the Vorforderpumpe 5 with an interior 17 of the pump housing of the high-pressure pump 1, so that the entire flow of the Vorforderpumpe 5 passes into the interior 17.
  • a connecting line 18 provides a hydraulic connection between the interior 17 of the pump housing on the one hand and a R.319187 7
  • the metering unit 19 serves to control the amount of fuel sucked by pump elements 21 of the high-pressure fuel pump 1 and thus also the delivery rate thereof.
  • the suction sides of the pump elements 21 are hydraulically connected via a distribution line 23 to the output of the metering unit 19.
  • the pump elements 21 consist essentially of suction valves 25, high-pressure side check valves 27 and a piston 29 which oscillates in a cylinder bore (without reference numeral).
  • the pistons 29 of the pump elements 21 are driven by roller tappets 31 of cams 33 of a drive shaft 35.
  • the pump elements 21 convey fuel under high pressure via a high-pressure line 34 into the rail 9.
  • the cams 33 are part of a drive shaft 35, which is rotatably mounted on both sides of the cam 33 in a first bearing and in a second bearing in a pump housing (not shown).
  • the drive shaft 35 is arranged in the interior 17 of the pump housing.
  • the bearings of the drive shaft 35 are forcibly traversed by a partial flow of the fuel flowing from the fuel inlet 15 into the interior 17 of the pump housing fuel and are shown in the block diagram of Figure 1 as throttle points.
  • the first bearing has the reference numeral 39 in FIG. 1, while the second bearing has been designated by the reference numeral 41.
  • the pressure regulating valve 20 is arranged downstream of the interior 17 of the high-pressure fuel pump 1.
  • the pressure control valve 20 comprises a control piston 55, which is acted upon by a spring 56 in the closing direction and a leakage line 57th
  • the overpressure on the pressure side of the prefeed pump 5 and thus of the interior 17 is about 3 to 6 bar.
  • first bearing 39 and the second bearing 41 are generally formed as sliding bearings, formed by the forced flow through the bearings 39 and 41 in the bearings 39 and / or 41, a hydrodynamic lubricating wedge. As a result, the load capacity of the first bearing 39 and the second bearing 41 increases considerably and at the same time the heat dissipation from the first bearing 39 and the second bearing 41 is improved.
  • the arrangement of the pressure regulating valve 20 in the connecting line 18 has in the normal operation of the fuel injection system, inter alia, the advantage that the delivery height of the prefeed pump can be reduced.
  • this also means that the normal operating pressure in the low-pressure region of the fuel injection system is not sufficient to operate an HC injector. Namely, when the pressure with which the fuel is injected from the HC injector 16 into the exhaust gas aftertreatment device of the internal combustion engine is too low, the fuel is not sufficiently finely atomized, and thereby the complete combustion of the injected fuel is not ensured. With incomplete combustion, the emission values of the internal combustion engine deteriorate, which is undesirable.
  • the pressure in the low-pressure region of the fuel injection system can now be increased simultaneously with the injection of fuel through the HC injector 16. This can be done by increasing the supply voltage of the electrically driven feed pump 5 so that it runs at a higher speed and as a result the delivery pressure increases to the desired value.
  • a pressure control it is also possible to increase the operating pressure via a pressure control.
  • This requires on the delivery side of the prefeed pump 5, a pressure sensor 4, which is connected via signal lines, not shown, with a pressure regulator.
  • the pre-feed pump 5 is as a target value p u as the pressure in the low pressure range is about 3 - 5 bar set.
  • the target value u p of the pressure regulator so is temporarily to a value of about 7 - 10 bar increases. Consequently, the pre-feed pump 5 is driven from the pressure regulator so that the desired nominal pressure p u as established in the low pressure area.
  • the prefeed pump 5 can be operated above the nominal point for these short operating times, without being damaged or their life is drastically reduced.
  • the fuel injection system according to the invention can be realized without additional investment in a reinforced pump, which has an advantageous effect on its economy.
  • Flow limiting element 42 is arranged. It can also be provided that the processes of both bearings 39, 41 are first brought together and then connected together with the return line 13, in which case only one flow-limiting element 42 is required for both bearings 39, 41.
  • the flow-limiting element 42 may be formed, for example, as a throttle point. Alternatively, the flow-limiting element 42 may also be designed as a switchable throttle, for example in the form of an electrically or hydraulically actuated valve. Furthermore, the flow-limiting element 42 may also be designed as a pressure-holding valve, which opens at a certain pressure and then causes a pressure increase according to the valve characteristic. Particularly advantageous in combination with the flow-limiting element 42 when the pressure control valve 20 has a progressive spring characteristic.
  • the spring of the pressure regulating valve 20 is designed so that its spring stiffness increases with increasing opening stroke.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a fuel injection system according to the invention.
  • the prefeed pump 5 is mechanically driven. It is often coupled directly to the drive shaft 35 of the high-pressure pump 1. Because of this rigid coupling of the pressure build-up at the start of the engine, in which the speeds are naturally very low, relatively slow vonstatten. To remedy this deficiency is upstream of the R.319187 10
  • Pre-feed pump 5 an electrically driven switchable additional fuel pump 43 is provided.
  • This additional fuel pump 43 is usually operated only during the start of the internal combustion engine, so that a faster pressure build-up in the fuel injection system is possible. According to the invention, it is now provided that this additional fuel pump is operated simultaneously and hydraulically in series with the pre-supply pump 5 even when the internal combustion engine is running when fuel is to be injected through the HC injector 16. For then add the delivery levels of additional fuel pump 43 and feed pump 5 to a value that is sufficiently large to ensure the fine atomization of the fuel through the HC injector.
  • a suction throttle 45 is provided, which ensures that the flow rate of the prefeed pump 5 is limited, especially at high speeds.
  • the mechanically driven prefeed pump 5 of the second embodiment can be used as a vane pump, as an internal gear pump, in particular as gerotor pump, or as
  • the HC injector 16 is supplied with fuel from the interior 17 of the high-pressure fuel pump 1 and is arranged downstream of the prefeed pump 5, so that it is acted upon by the delivery pressure of the prefeed pump 5.
  • Switching on the additional fuel pump 43 causes - depending on the speed of the high pressure pump 1 and the power of the additional fuel pump 43 - a pressure increase in the interior 17 and thus also at the HC injector sixteenth
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a device according to the invention
  • the throttle 50 When the throttle 50 is activated, the return amount is reduced from the interior 17 of the high-pressure fuel pump. This results in a pressure increase upstream of the switchable throttle 50, so that the pressure which is applied to the HC injector 16 is raised to the desired value of about 7 to 10 bar.
  • Fuel injection system is the switchable throttle 50 hydraulically actuated.
  • throttle point 61 is arranged in a supply line (without reference numeral) of the HC injector 16. This means that a pressure drop occurs at the throttle point as soon as the HC injector 16 injects fuel.
  • the switchable throttle 50 is actuated hydraulically.
  • the throttle body 61 may either be integrated in the high-pressure fuel pump 1 or the HC injector 16 or be arranged externally in the feed line of the HC injector 16.
  • FIG. 5 shows a fuel injection system in which the entire amount of return flows through the switchable throttle 15, so that a maximum increase in pressure can be realized here.
  • FIG. 6 shows a fuel injection system in which a flow valve 63 is provided.
  • a flow valve 63 In the switching position of the flow control valve 63 shown in the figure, fuel inlet 15 and return line 13 are hydraulically separated.
  • the return line 13 In a second switching position of the flow control valve 63, the return line 13 is connected to the fuel inlet 15.
  • the pressure in the fuel return is applied as a support pressure to the pressure control valve 2. This also allows a temporary increase in pressure at the HC injector 16 can be achieved.
  • FIG. 7 shows a fuel injection system in which a mechanically driven prefeed pump 5 is provided, wherein a switchable throttle 50 is arranged in the inlet to the prefeed pump 5.
  • the switchable throttle 50 may be an electrically actuated valve analogous to the embodiment of Figure 3 or hydraulically actuated analogous to the embodiment of Figure 4.
  • In the hydraulic control of the switchable throttle 50 may as in the embodiment of Figure 4 in the flow to HC Injector 16 resulting pressure drop can be used.
  • an additional fuel pump 43 Upstream of the mechanically driven prefeed pump 5, an additional fuel pump 43 may be provided analogously to the embodiment of FIG.
  • the switchable throttle 50 is set to a larger flow cross-section, so that the delivery rate of the prefeed pump 5 is increased, which in turn leads to pressure increase in the low pressure region.
  • FIG. 8 shows a fuel injection system in which an electrically driven prefeed pump 5 is provided.
  • an electrically driven prefeed pump 5 From the pressure control valve 20 and the interior 17 of the pump housing of the high pressure pump 1 performs a return line 13 into the tank 3, wherein in the tank, a suction jet pump 10 is connected to the return line 13.
  • a switchable throttle 50 In the return line 13, upstream of the suction jet pump 10, for example in the tank 3 or in the suction jet pump 10, a switchable throttle 50, for example, an electrically operated throttle valve 50 is disposed. If an increased pressure in the low pressure region for the HC injection is required, the switchable throttle 50 is reduced to a smaller R.319187 13

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Abstract

Es wird ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem HC-Injektor (16) vorgeschlagen, bei dem der Förderdruck einer Vorförderpumpe (5) zur Kraftstoffversorgung des HC-Injektors (16) herangezogen wird. Wenn der HC-Injektor (16) Kraftstoff in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine einspritzt, wird der Druck im Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems kurzzeitig angehoben.

Description

R.319187
Beschreibung
Titel
Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine mit HC-Injektor
Stand der Technik
Brennkraftmaschinen, die nach dem Dieselverfahren arbeiten, haben aufgrund der zunehmend strengeren Abgasvorschriften immer häufiger einen Partikelfilter im Abgasstrang. Üblicherweise werden diese Partikelfilter regeneriert, indem die Steuerung der Brennkraftmaschine
Nacheinspritzungen bei den im Brennraum angeordneten Injektoren auslöst, so dass in den heißen Abgasen noch unverbrannter Kraftstoff ist, der im Abgasrohr oxidiert und dadurch die zum Auslösen einer Regeneration des Partikelfilters erforderliche Wärme bereitstellt.
Diese Nacheinspritzungen sind häufig nicht zielführend, so dass es bereits bekannt ist, in den Abgasstrang so genannte HC-Injektoren vorzusehen. Diese HC-Injektoren spritzen Kraftstoff stromaufwärts des oder der Partikelfilter in das Abgasrohr ein und ermöglichen dadurch eine bessere Steuerung der Regeneration des Partikelfilters.
Um eine möglichst feine Zerstäubung des durch die HC-Injektoren eingespritzten Kraftstoffs zu erreichen, sind Betriebsdrücke von 7 - 10 bar (Relativdruck) wünschenswert. Der dazu erforderliche Kraftstoffkreislauf ist wegen des nicht unerheblichen Einspritzdrucks vergleichsweise teuer und wird nur sehr selten benötigt. So ist typischerweise etwa alle 500 bis 1.000 km, entsprechend einer Betriebdauer von teilweise deutlich über 10 Stunden, eine Regeneration des Partikelfilters erforderlich, , wobei diese Regeneration lediglich etwa 10 bis 20 min dauert. Nur während dieses kurzen Zeitraums ist der HC-Injektor aktiv. Daher beträgt die Betriebsdauer des HC-Injektors und der vorgelagerten Pumpe nur einen Bruchteil der Gesamtbetriebsdauer der Brennkraftmaschine. R.319187
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem HC-Injektor bereitzustellen, das hinsichtlich Wirkungsgrad und Kosten optimiert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einem Niederdruckbereich und einem Hochdruckbereich, wobei in dem Niederdruckbereich eine Vorförderpumpe vorgesehen ist, die Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zu einer Hochdruckpumpe fördert, und wobei in dem Hochdruckbereich eine Hochdruckpumpe vorgesehen ist, die unter hohem Druck stehenden Kraftstoff zu einem Common-Rail oder mindestens einem Einspritzventil fördert, dadurch gelöst, dass der Niederdruckbereich mindestens einen HC-Injektor umfasst und dass der mindestens eine HC-Injektor bei Bedarf Kraftstoff stromaufwärts eines oder mehrerer Partikelfilter in die Abgasnachbehandlungseinrichtung der Brennkraftmaschine einspritzt.
Durch die erfindungsgemäß beanspruchte Integration des HC-Injektors in den Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems kann eine gesonderte Kraftstoffpumpe für den HC-Injektor entfallen. Vielmehr wird die ohnehin vorhandene Vorförderpumpe bei Bedarf auch zur Förderung von Kraftstoff in dem HC-Injektor eingesetzt. Dadurch ergibt sich eine Vereinfachung des Kraftstoffeinspritzsystems und die Herstellungskosten sind deutlich geringer. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, dass keine weitere Kraftstoffpumpe erforderlich ist, wodurch das Gewicht und daraus folgend der Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emission eines mit dem Kraftstoffeinspritzsystem ausgerüsteten Fahrzeugs gering sind.
Erfindungsgemäße Ausführungsformen des Kraftstoffeinspritzsystems sehen vor, dass die Förderpumpe als elektrisch angetriebene Kraftstoffpumpe oder als mechanisch angetriebene Kraftstoffpumpe ausgebildet ist. Alternativ ist es auch möglich, dass zusätzlich zu der mechanisch angetriebenen Förderpumpe noch eine zuschaltbare Zusatzkraftstoffpumpe vorgesehen ist.
Diese in der Regel elektrisch angetriebene zuschaltbare Zusatzkraftstoffpumpe ist üblicherweise R.319187 3
dazu da, beim Start der Brennkraftmaschine einen möglichst raschen Druckaufbau zu erreichen. Weiterhin kann diese Zusatzkraftstoffpumpe dazu verwendet werden, das Kraftstoffeinspritzsystem nach einer Tankleerfahrt wieder zu befüllen. Sobald die Brennkraftmaschine angelaufen ist und die mechanisch angetriebene Förderpumpe ausreichend Druck aufbaut, wird die Zusatzkraftstoffpumpe wieder abgeschaltet. Erfindungsgemäß kann nun bei laufender Brennkraftmaschine die Zusatzkraftstoffpumpe eingeschaltet werden, so dass eine zweistufige Druckerhöhung im Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems stattfindet. Die erste Druckerhöhung wird von der Zusatzkraftstoffpumpe bewirkt, während die stromabwärts davon angeordnete mechanisch angetriebene Förderpumpe eine weitere Druckerhöhung bewirkt. Dadurch wird während dieses besonderen Betriebsmodus der Druck auf der Druckseite der Vorförderpumpe kurzzeitig und gezielt erhöht, so dass ein ausreichend hoher Druck zum Einspritzen von Kraftstoff durch den HC-Injektor im Niederdruckbereich vorhanden ist. Da die elektrisch zuschaltbare Zusatzkraftstoffpumpe ohnehin nur sehr geringe Betriebsdauern aufweist, ist auch die zusätzliche kurze Beanspruchung von etwa 10 bis 20 min für eine Regeneration ohne Weiteres möglich und erfordert keine zusätzlichen Maßnahmen zur Erhöhung der Robustheit und Lebensdauer der ohnehin vorhandenen Zusatzkraftstoffpumpe.
Alternativ ist es möglich, den mindestens einen HC-Injektor an eine Kraftstoffzulaufleitung oder einen Innenraum der Kraftstoff-Hochdruckpumpe anzuschließen. Selbstverständlich ist es auch möglich, den mindestens einen HC-Injektor an eine Rücklaufleitung anzuschließen.
Da man im Normalbetrieb bestrebt ist, den Förderdruck der Vorförderpumpe und somit den Druck im Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems so gering wie möglich zu halten, ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zwischen dem Innenraum der Kraftstoff-Hochdruckpumpe und der Rücklaufleitung ein Druckregelventil angeordnet. Mit Hilfe dieses Druckregelventils wird der Betriebsdruck des Niederdruckbereichs der Brennkraftmaschine im Normalbetrieb geregelt. Zusätzlich ist es erfindungsgemäß möglich, kurzzeitig den Druck im Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems durch eine geeignete Ansteuerung des Druckregelventils so weit zu erhöhen, dass ein ausreichend hoher Druck verfügbar ist, um Kraftstoff mit dem HC-Injektor in die Abgasnachbehandlungseinrichtung der Brennkraftmaschine einzuspritzen.
Das Druckregelventil kann beispielsweise vom Druck in dem Kraftstoffzulauf auf der Saugseite R.319187 4
der VorfÖrderpumpe gesteuert werden. Durch kurzzeitiges Erhöhen der Fördermenge der Vorforderpumpe erhöht sich auch der Druck im Niederdruckbereich entsprechend der Kennlinie des Druckregelventils.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwischen dem
Druckregelventil und der Rücklaufleitung eine schaltbare Drossel angeordnet ist. Diese schaltbare Drossel kann elektrisch oder hydraulisch geschaltet werden und jeweils dann aktiviert werden, wenn der Druck im Niederdruckbereich angehoben werden soll.
Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls durch ein Verfahren zum Betreiben eines
Kraftstoffemspritzsystems mit einem Niederdruckbereich und einem Hochdruckbereich, wobei in dem Niederdruckbereich eine VorfÖrderpumpe vorgesehen ist, die Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zu einer Hochdruckpumpe fördert, und wobei in dem Hochdruckbereich eine Hochdruckpumpe vorgesehen ist, die unter hohem Druck stehenden Kraftstoff in ein Common- Rail oder zu mindestens einem Einspritzventil fördert, wobei an den Niederdruckbereich mindestens ein HC-Injektor angeschlossen ist und wobei der mindestens eine HC-Injektor bei Bedarf Kraftstoff stromaufwärts eines oder mehrerer Partikelfilter in ein Abgasrohr der Brennkraftmaschine einspritzt, dadurch gelöst, dass während der Einspritzung von Kraftstoff durch den HC-Injektor der Druck im Niederdruckbereich des Kraftstoffemspritzsystems angehoben wird.
Dadurch wird gewährleistet, dass für die Einspritzung von Kraftstoff in ein Abgasrohr der Brennkraftmaschine ein ausreichend hoher Einspritzdruck für den HC-Injektor zur Verfügung steht. Im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine, das heißt wenn kein Kraftstoff durch den HC- Injektor eingespritzt wird, kann der Druck im Niederdruckbereich des Kraftstoffemspritzsystems wieder auf das normale Maß abgesenkt werden. Dadurch wird unter anderem die VorfÖrderpumpe entlastet, die Aufheizung des Kraftstoffs wird verringert und der Gesamtwirkungsgrad des Kraftstoffemspritzsystems wird erhöht.
Außerdem muss die VorfÖrderpumpe nicht für einen Dauerbetriebsdruck, der dem Einspritzdruck des HC-Injektors entspricht, ausgelegt werden. Es ist ausreichend, wenn die VorfÖrderpumpe kurzzeitig, das heißt wenige Minuten den Einspritzdruck des HC-Injektors bereitstellen kann. Dadurch kann die VorfÖrderpumpe kostengünstiger und kleiner ausgeführt werden. R.319187
Die erfindungsgemäß beanspruchte temporäre Druckerhöhung im Niederdruckbereich kann bei einer elektrisch angetriebenen Vorforderpumpe durch eine Erhöhung der Ansteuerspannung derselben oder bei einer druckgeregelten elektrisch angetriebenen Pumpe durch eine Erhöhung des Sollwerts des Drucks erfolgen.
Alternativ ist es auch möglich, dass zusätzlich zu der Vorforderpumpe stromaufwärts noch eine elektrisch angetriebene Zusatzkraftstoffpumpe vorgesehen ist und dass die temporäre Druckerhöhung im Niederdruckbereich durch zeitweises Einschalten der Zusatzkraftstoffpumpe zusätzlich zur Vorforderpumpe erfolgt. Dadurch ist mit einfachen Mitteln eine zweistufige
Druckerhöhung im Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems möglich, wobei die Summe beider Druckerhöhungen so groß sein muss, dass der Einspritzdruck des HC-Injektors erreicht wird.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, die Druckerhöhung im Niederdruckbereich durch Aktivieren einer stromaufwärts der Rücklaufleitung angeordneten schaltbaren Drossel vorzunehmen. Durch das gezielte Drosseln der Rücklaufmenge verschiebt sich der Betriebsdruck im Niederdruckbereich entsprechend der Kennlinie des Druckregelventils hin zu höheren Werten, so dass ein ausreichender Druck zum Einspritzen von Kraftstoff durch den HC-Injektor möglich ist.
Dabei ist es möglich, dass eine oder mehrere der folgenden Rücklaufmengen durch die schaltbare Drossel strömt: Die Rücklaufmenge aus dem Pumpengehäuse mit oder ohne den durch die Lagerstellen der Antriebswelle strömenden Kraftstoff, wobei zusätzlich auch noch die Leckagemenge aus den Injektoren durch die schaltbare Drossel strömen kann.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen R.319187
Es zeigen:
Figuren 1 bis 8 Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Kraftstoffeinspritzsysteme.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems in einer Blockschaltbilddarstellung.
Das Kraftstoffeinspritzsystems umfasst unter anderem eine Kraftstoffhochdruckpumpe 1 , einen Tank 3, einen Drucksensor 4, eine elektrisch angetriebene Vorforderpumpe 5, einen Kraftstofffilter 7, ein Rail 9 und ein Druckbegrenzungsventil 11. Die an das Rail 9 angeschlossenen Injektoren sind in Figur 1 nicht dargestellt.
Das Druckbegrenzungsventil 11 mündet in eine Rücklaufleitung 13, in die auch die Leckagemengen der nicht dargestellten Injektoren abgeführt werden. Die Rücklaufleitung 13 mündet bei diesem Ausführungsbeispiel in den Tank 3 und treibt dort eine Strahlpumpe 10 an.
Im Inneren der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 kann optional ein Temperatursensor T angeordnet sein. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 1 ist über einen Kraftstoffzulauf 15, den Filter 7 und die Vorforderpumpe 5 hydraulisch mit dem Tank 3 verbunden. Stromabwärts der Vorforderpumpe 5 ist an den Kraftstoffzulauf 15 ein HC-Injektor 16 angeschlossen. Mit dem HC-Injektor 16 kann bei Bedarf Kraftstoff in ein Abgasrohr (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine eingespritzt werden. Durch die gezielte Einspritzung von Kraftstoff in das Abgasrohr an einer stromaufwärts eines Partikelfilters gelegenen Stelle, kann die Regenerierung des Partikelfilters ausgelöst werden.
Der Kraftstoffzulauf 15 verbindet eine Förderseite der Vorforderpumpe 5 mit einem Innenraum 17 des Pumpengehäuses der Hochdruckpumpe 1, so dass der gesamte Förderstrom der Vorforderpumpe 5 in den Innenraum 17 gelangt. Eine Verbindungsleitung 18 stellt eine hydraulische Verbindung zwischen dem Innenraum 17 des Pumpengehäuses einerseits sowie einer R.319187 7
Zumesseinheit 19 und der Rücklaufleitung 13 andererseits her. Zwischen der Verbindungsleitung 18 und der Rücklaufleitung 13 ist ein Druckregelventil 20 angeordnet.
Die Zumesseinheit 19 dient dazu, die von Pumpenelementen 21 der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 angesaugte Kraftstoffmenge und damit auch deren Fördermenge zu steuern. Dazu werden die Saugseiten der Pumpenelemente 21 über eine Verteilleitung 23 mit dem Ausgang der Zumesseinheit 19 hydraulisch verbunden.
Die Pumpenelemente 21 bestehen im wesentlichen aus Saugventilen 25, hochdruckseitigen Rückschlagventilen 27 und einem Kolben 29, der in einer Zylinderbohrung (ohne Bezugszeichen) oszilliert. Die Kolben 29 der Pumpenelemente 21 werden über Rollenstößel 31 von Nocken 33 einer Antriebswelle 35 angetrieben. Die Pumpenelemente 21 fördern unter hohem Druck stehenden Kraftstoff über eine Hochdruckleitung 34 in das Rail 9.
Die Nocken 33 sind Teil einer Antriebswelle 35, die zu beiden Seiten der Nocken 33 in einem ersten Lager und in einem zweiten Lager in einem Pumpengehäuse (nicht dargestellt) drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 35 ist in dem Innenraum 17 des Pumpengehäuses angeordnet. Die Lager der Antriebswelle 35 werden zwangsweise von einem Teilstrom des von dem Kraftstoffzulauf 15 in den Innenraum 17 des Pumpengehäuses strömenden Kraftstoffs durchströmt und sind in dem Blockschaltbild gemäß Figur 1 als Drosselstellen dargestellt. Das erste Lager hat in Figur 1 das Bezugszeichen 39, während das zweite Lager mit dem Bezugszeichen 41 versehen wurde.
Bei dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe ist das Druckregelventil 20 stromabwärts des Innenraums 17 der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 angeordnet. Das Druckregelventil 20 umfasst einen Steuerkolben 55, der durch eine Feder 56 in Schließrichtung beaufschlagt ist und eine Leckageleitung 57.
Durch die Anordnung des Druckregelventils 20 stromabwärts des Innenraums 17 herrscht in dem Innenraum 17 nahezu der gleiche Druck wie auf der Druckseite der Vorförderpumpe 5. In der
Regel beträgt der Überdruck auf der Druckseite der Vorförderpumpe 5 und damit des Innenraums 17 etwa 3 bis 6 bar. R.319187 8
Dieser im Innenraum 17 herrschende Druck führt unter Anderem dazu, dass Kraftstoff durch die Lager 39 und 41 gepresst wird. Da das erste Lager 39 und das zweite Lager 41 in der Regel als Gleitlager ausgebildet sind, bildet sich durch die zwangsweise Durchströmung der Lager 39 und 41 in den Lagern 39 und/oder 41 ein hydrodynamischer Schmierkeil aus. Dadurch erhöht sich die Belastbarkeit des ersten Lagers 39 und des zweiten Lagers 41 erheblich und gleichzeitig wird auch die Wärmeabfuhr aus dem ersten Lager 39 und dem zweiten Lager 41 verbessert.
Die Anordnung des Druckregelventils 20 in der Verbindungsleitung 18 hat im Normal-Betrieb des Kraftstoffeinspritzsystems unter anderem auch den Vorteil, dass die Förderhöhe der Vorförderpumpe reduziert werden kann. Dies bedeutet aber auch, dass der normale Betriebsdruck im Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems nicht ausreicht, um einen HC-Injektor zu betreiben. Wenn nämlich der Druck, mit dem der Kraftstoff von dem HC-Injektor 16 in die Abgasnachbehandlungseinrichtung der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, zu niedrig ist, wird der Kraftstoff nicht ausreichend fein zerstäubt und dadurch ist die vollständige Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs nicht gewährleistet. Bei einer unvollständigen Verbrennung verschlechtern sich die Emissionswerte der Brennkraftmaschine, was unerwünscht ist.
Erfindungsgemäß kann nun zeitgleich mit der Einspritzung von Kraftstoff durch den HC-Injektor 16 der Druck im Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems erhöht werden. Dies kann durch Erhöhen der Versorgungsspannung der elektrisch angetriebenen Vorförderpumpe 5 erfolgen, so dass diese mit einer höheren Drehzahl läuft und infolgedessen der Förderdruck auf den gewünschten Wert ansteigt.
Alternativ ist es auch möglich über eine Druckregelung den Betriebsdruck zu erhöhen. Dies erfordert auf der Förderseite der Vorförderpumpe 5 einen Drucksensor 4, der über nicht dargestellte Signalleitungen mit einem Druckregler verbunden ist. Im Normalbetrieb wird die Vorförderpumpe 5 als Sollwert psou des Drucks im Niederdruckbereich etwa 3 - 5 bar vorgegeben. Wenn nun Kraftstoff durch den HC-Injektor eingespritzt werden soll, wird der Sollwert psou des Druckreglers kurzzeitig auf einen Wert von etwa 7 - 10 bar erhöht. Infolgedessen wird die Vorförderpumpe 5 von dem Druckregler so angesteuert, dass sich der gewünschte Soll-Druck psou im Niederdruckbereich einstellt.
Da die Regenerierung eines Partikelfilters und die dazu erforderliche Einspritzung von Kraftstoff R.319187 9
in ein Abgasrohr der Brennkraftmaschine durch den HC-Injektor nur etwa 10 - 20 min dauert und überdies nur selten erforderlich ist, kann für diese kurzen Betriebsdauern die Vorförderpumpe 5 oberhalb des Nennpunkts betrieben werden, ohne dass sie Schaden nimmt beziehungsweise ihre Lebensdauer drastisch reduziert wird. Somit ist das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem ohne zusätzliche Investitionen in eine verstärkte Pumpe realisierbar, was sich vorteilhaft auf dessen Wirtschaftlichkeit auswirkt.
Um zu verhindern, dass der für die HC-Einspritzung im Niederdruckbereich aufgebaute erhöhte Druck über die Lager 39, 41 wieder abgebaut wird kann vorgesehen sein, dass in der Verbindung der Abläufe von wenigstens einem der Lager 39, 41 mit der Rücklaufleitung 13 ein
Durchflussbegrenzungselement 42 angeordnet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Abläufe beider Lager 39, 41 zunächst zusammengeführt sind und dann gemeinsam mit der Rücklaufleitung 13 verbunden sind, wobei dann nur ein Durchflussbegrenzungselement 42 für beide Lager 39, 41 erforderlich ist. Das Durchflussbegrenzungselement 42 kann beispielsweise als Drosselstelle ausgebildet sein. Alternativ kann das Durchflussbegrenzungselement 42 auch als schaltbare Drossel, beispielsweise in Form eines elektrisch oder hydraulisch betätigten Ventils ausgebildet sein. Weiterhin kann das Durchflussbegrenzungselement 42 auch als Druckhalteventil ausgebildet sein, das bei einem bestimmten Druck öffnet und danach einen Druckanstieg gemäß der Ventilkennlinie verursacht. Besonders vorteilhaft ist in Kombination mit dem Durchflussbegrenzungselement 42 wenn das Druckregelventil 20 eine progressive Federkennlinie aufweist. Hierdurch kann ein möglichst konstanter Druck im Niederdruckbereich im Normalbetrieb, also ohne HC-Einspritzung, erreicht werden, während ein möglichst starker Druckanstieg im Niederdruckbereich bei Zunahme der Fördermenge in den Niederdruckbereich zur HC-Einspritzung erreicht wird. Die Feder des Druckregelventils 20 ist dabei so ausgelegt, dass deren Federsteifigkeit mit zunehmendem Öffnungshub zunimmt.
In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Vorförderpumpe 5 mechanisch angetrieben. Sie ist häufig direkt mit der Antriebswelle 35 der Hochdruckpumpe 1 gekoppelt. Wegen dieser starren Kopplung geht der Druckaufbau beim Start der Brennkraftmaschine, bei dem die Drehzahlen naturgemäß sehr niedrig sind, relativ langsam vonstatten. Um diesen Mangel zu beheben, ist stromaufwärts der R.319187 10
Vorförderpumpe 5 eine elektrisch angetriebene schaltbare Zusatzkraftstoffpumpe 43 vorgesehen. Diese Zusatzkraftstoffpumpe 43 wird üblicherweise nur während des Starts der Brennkraftmaschine betrieben, so dass ein rascherer Druckaufbau im Kraftstoffeinspritzsystem möglich ist. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, diese Zusatzkraftstoffpumpe zeitgleich und hydraulisch in Reihe mit der VorfÖrderpumpe 5 auch bei laufender Brennkraftmaschine betrieben wird, wenn Kraftstoff durch den HC-Injektor 16 eingespritzt werden soll. Dann nämlich addieren sich die Förderhöhen von Zusatzkraftstoffpumpe 43 und Vorförderpumpe 5 auf einen Wert, der ausreichend groß ist, um die feine Zerstäubung des Kraftstoffs durch den HC-Injektor zu gewährleisten.
Auf der Saugseite der Vorförderpumpe ist eine Saugdrossel 45 vorgesehen, die dafür sorgt, dass die Fördermenge der Vorförderpumpe 5 insbesondere bei hohen Drehzahlen limitiert wird.
Die mechanisch angetriebene Vorförderpumpe 5 des zweiten Ausführungsbeispiels kann als Flügelzellenpumpe, als Innenzahnradpumpe, insbesondere als Gerotorpumpe, oder als
Außenzahnradpumpe ausgebildet sein. Bei diesen Pumpen ist zwischen den sich drehenden Bauteilen und dem Pumpengehäuse ein Spalt vorhanden, der Leckageverluste verursacht. Dieser Spalt ist in Figur 2 durch das Symbol einer Drossel (siehe Bezugszeichen 49) dargestellt. Die durch den Spalt abfließende Leckagemenge wird durch eine Leckageleitung 51 abgeführt. Die Leckageleitung 51 mündet in die Leitung (ohne Bezugszeichen), welche die durch das erste Lager 39 strömende Kraftstoffmenge der Rücklaufleitung 13 zuführt.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der HC-Injektor 16 vom Innenraum 17 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 1 mit Kraftstoff versorgt und stromabwärts der Vorförderpumpe 5 angeordnet, so dass er mit dem Förderdruck der Vorförderpumpe 5 beaufschlagt wird. Das Einschalten der Zusatzkraftstoffpumpe 43 bewirkt - abhängig von der Drehzahl der Hochdruckpumpe 1 und der Leistung der Zusatzkraftstoffpumpe 43 - einen Druckanstieg im Innenraum 17 und damit auch am HC-Injektor 16.
In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Kraftstoffeinspritzsystems dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist keine Zusatzkraftstoffpumpe 43 vorhanden, sondern die Druckerhöhung erfolgt über eine elektrisch R.319187 11
betätigte schaltbare Drossel 50, die stromaufwärts der Rücklaufleitung 13 und hinter dem Druckregelventil 20 angeordnet ist. Der durch die Lagerstellen 39 und 41 strömende Kraftstoff strömt nicht durch die schaltbare Drossel 50.
Bei aktivierter Drossel 50 wird die Rücklaufmenge aus dem Innenraum 17 der Kraftstoff- Hochdruckpumpe reduziert. Daraus resultiert ein Druckanstieg stromaufwärts der schaltbaren Drossel 50, so dass der Druck, mit dem der HC-Injektor 16 beaufschlagt wird, auf den gewünschten Wert von etwa 7 bis 10 bar angehoben wird.
Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Kraftstoffeinspritzsystems ist die schaltbare Drossel 50 hydraulisch betätigt. Dabei wird, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 auch, die Rücklaufleitung zwischen dem Druckregelventil 20 und der Zusammenführung mit der Rücklaufmenge der Lager 39 und 41 angedrosselt.
Wenn die Ansteuerung hydraulisch erfolgt, nutzt man den an einer Drosselstelle 61 entstehenden Druckabfall. Diese Drosselstelle 61 ist in einer Versorgungsleitung (ohne Bezugszeichen) des HC-Injektors 16 angeordnet. Dies bedeutet, dass an der Drosselstelle ein Druckabfall entsteht, sobald der HC-Injektor 16 Kraftstoff einspritzt. Über Steuerleitungen, von denen eine erste stromaufwärts der Drosselstelle und die andere stromabwärts der Drosselstelle 61 angeschlossen ist, wird die schaltbare Drossel 50 hydraulisch betätigt.
Die Drosselstelle 61 kann entweder in die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 1 oder den HC-Injektor 16 integriert sein oder extern in der Zulaufleitung des HC-Injektors 16 angeordnet sein.
Es ist auch möglich, nicht nur die Rücklaufmenge aus dem Innenraum 17 des Pumpengehäuses zur Androsselung und Druckerhöhung des Niederdruckbereichs zu nutzen. Es ist auch möglich, die schaltbare Drossel 50 so weit stromabwärts in der Rücklaufleitung 13 anzuordnen, dass auch die durch die Lager 39 und 41 strömende Kraftstoffmenge und/oder die Leckagemenge der Injektoren (nicht dargestellt) durch die schaltbare Drossel 50 strömen. Da in diesem Fall die Rücklaufmenge größer ist, kann ein höherer Druckanstieg durch Aktivieren der schaltbaren Drossel 50 erreicht werden. Andererseits führt der kurzzeitig erhöhte Druck im Rücklauf 13a vor der Drossel 50 zu einer erhöhten Belastung der zu den Lagern 39 und/oder 41 gehörenden R.319187 12
Wellendichtringe.
In Figur 5 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem dargestellt, bei dem die gesamte Rücklaufmenge durch die schaltbare Drossel 15 fließt, so dass hier ein maximaler Druckanstieg realisierbar ist.
In Figur 6 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem dargestellt, bei dem ein Stromventil 63 vorgesehen ist. In der in der Figur dargestellten Schaltstellung des Stromventils 63 sind Kraftstoffzulauf 15 und Rücklaufleitung 13 hydraulisch getrennt. In einer zweiten Schaltstellung des Stromventils 63 wird die Rücklaufleitung 13 mit dem Kraftstoffzulauf 15 verbunden. Dadurch liegt der Druck im Kraftstoffrücklauf als Stützdruck am Druckregelventil 2 an. Auch dadurch kann eine temporäre Druckerhöhung am HC-Injektor 16 erreicht werden.
In Figur 7 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem dargestellt, bei dem eine mechanisch angetriebene Vorförderpumpe 5 vorgesehen ist, wobei im Zulauf zur Vorförderpumpe 5 eine schaltbare Drossel 50 angeordnet ist. Die schaltbare Drossel 50 kann ein elektrisch betätigtes Ventil sein analog zur Ausführung gemäß Figur 3 oder hydraulisch betätigt sein analog zur Ausführung gemäß Figur 4. Bei der hydraulischen Steuerung der schaltbaren Drossel 50 kann wie bei der Ausführung gemäß Figur 4 der sich bei der Strömung zum HC-Injektor 16 ergebende Druckabfall genutzt werden. Stromaufwärts vor der mechanisch angetriebenen Vorförderpumpe 5 kann analog zur Ausführung gemäß Figur 2 eine Zusatzkraftstoffpumpe 43 vorgesehen sein.
Wenn ein erhöhter Druck im Niederdruckbereich für die HC-Einspritzung erforderlich ist, so wird die schaltbare Drossel 50 auf einen größeren Durchflussquerschnitt eingestellt, so dass die Fördermenge der Vorförderpumpe 5 erhöht ist, was wiederum zur Druckerhöhung im Niederdruckbereich führt.
In Figur 8 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem dargestellt, bei dem eine elektrisch angetriebene Vorförderpumpe 5 vorgesehen ist. Vom Druckregelventil 20 und vom Innenraum 17 des Pumpengehäuses der Hochdruckpumpe 1 führt eine Rücklaufleitung 13 in den Tank 3, wobei im Tank eine Saugstrahlpumpe 10 an die Rücklaufleitung 13 angeschlossen ist. In der Rücklaufleitung 13 ist stromaufwärts vor der Saugstrahlpumpe 10, beispielsweise im Tank 3 oder in der Saugstrahlpumpe 10, eine schaltbare Drossel 50, beispielsweise ein elektrisch betätigtes Drosselventil 50, angeordnet. Wenn ein erhöhter Druck im Niederdruckbereich für die HC-Einspritzung erforderlich ist, so wird die schaltbare Drossel 50 auf einen kleineren R.319187 13
Durchflussquerschnitt eingestellt, so dass die durch die Rücklaufleitung 13 abströmende Kraftstoffmenge verringert ist, was wiederum zur Druckerhöhung im Niederdruckbereich fuhrt.

Claims

R.319187 14Ansprüche
1. Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einem Niederdruckbereich und einem Hochdruckbereich, wobei in dem Niederdruckbereich eine Vorförderpumpe (5) vorgesehen ist, die Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (3) zu einer Hochdruckpumpe (1) fördert, und wobei in dem Hochdruckbereich eine Hochdruckpumpe (1) vorgesehen ist, die unter hohem Druck stehenden Kraftstoff zu einem Common-Rail (9) oder mindestens einem Einspritzventil fördert, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckbereich mindestens einen HC-Injektor (16) umfasst, und dass der mindestens eine HC-Injektor (16) bei Bedarf Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich und stromabwärts der Vorförderpumpe (5) in eine Abgasnachbehandlungseinrichtung der Brennkraftmaschine einspritzt.
2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorförderpumpe (5) als elektrisch angetriebene Kraftstoffpumpe ausgebildet ist.
3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorförderpumpe (5) als mechanisch angetriebene Kraftstoffpumpe, insbesondere als direkt von der Kraftstoffhochdruckpumpe (1) angetriebene Kraftstoffpumpe, ausgebildet ist.
4. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts vor der Vorförderpumpe (5) eine schaltbare Drossel (50) vorgesehen ist.
5. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der mechanisch angetriebenen Vorförderpumpe (5) noch eine elektrisch angetriebene zuschaltbare Zusatz-Kraftstoffpumpe (43) vorgesehen ist.
6. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine HC-Injektor (16) an eine Kraftstoffzulaufleitung (15) oder einen Innenraum (17) der Kraftstoffhochdruckpumpe (1) angeschlossen ist. R.319187 15
7. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine HC-Injektor (16) an eine Rücklaufleitung (13) angeschlossen ist.
8. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Innenraum (17) der Kraftstoffhochdruckpumpe (1) und einer Rücklaufleitung (13) ein Druckregelventil (20) angeordnet ist.
9. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckregelventil (20) und der Rücklaufleitung (13) oder in der Rücklaufleitung (13) eine schaltbare Drossel (50) angeordnet ist.
10. Kraftstoffemspritzsystem nach Anspruch 4 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Drossel (50) elektrisch oder hydraulisch geschaltet wird.
11. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffhochdruckpumpe (1) eine in deren Innenraum (17) angeordnete, über wenigstens ein Lager (39,41) drehbar gelagerte Antriebswelle (35) aufweist, dass der Innenraum (17) Teil des Niederdruckbereichs ist und dass in einer Verbindung des wenigstens einen Lagers (39,41) mit einer Rücklaufleitung (13) ein Durchflussbegrenzungselement (42) vorgesehen ist.
12. Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffemspritzsystems mit einem Niederdruckbereich und einem Hochdruckbereich, wobei in dem Niederdruckbereich eine Vorförderpumpe (5) vorgesehen ist, die Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (3) zu einer Hochdruckpumpe (1) fördert, und wobei in dem Hochdruckbereich eine Hochdruckpumpe (1) vorgesehen ist, die unter hohem Druck stehenden Kraftstoff in ein Common-Rail (9) oder zu mindestens einem Einspritzventil fördert, wobei an den Niederdruckbereich mindestens ein HC-Injektor (16) angeschlossen ist, und wobei der mindestens eine HC-Injektor (16) bei Bedarf Kraftstoff stromaufwärts eines oder mehrerer Partikelfilter in ein Abgasrohr der Brennkraftmaschine einspritzt, dadurch gekennzeichnet, dass während der Einspritzung von Kraftstoff durch den HC-Injektor (16) der Druck im Niederdruckbereich angehoben wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Niederdruckbereich durch eine Erhöhung der Zulaufmenge angehoben wird. R.319187 16
14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Niederdruckbereich durch eine Erhöhung des Zulaufdrucks angehoben wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorförderpumpe (5) elektrisch angetrieben wird, und dass die Druckerhöhung im Niederdruckbereich durch eine Erhöhung der Ansteuerspannung der Vorförderpumpe (5) erfolgt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorförderpumpe (5) von einem Druckregler gesteuert wird, und dass die Druckerhöhung im Niederdruckbereich durch eine Erhöhung des Sollwerts (psoii) des Drucks erfolgt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Vorförderpumpe (5) eine stromaufwärts der Vorförderpumpe (5) angeordnete elektrisch angetriebene Zusatz-Kraftstoffpumpe (43) vorgesehen ist, und dass die Druckerhöhung im Niederdruckbereich durch Einschalten der Zusatz-Kraftstoffpumpe (43) zusätzlich zur Vorförderpumpe (5) erfolgt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufleitung (13) mittels eines Stromventils (63) mit dem Kraftstoffzulauf (15) verbindbar ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerhöhung im Niederdruckbereich durch Aktivieren einer stromaufwärts oder in der Rücklaufleitung (13) angeordneten schaltbaren Drossel (50) erfolgt.
20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Rücklaufmenge aus dem Pumpengehäuse durch die schaltbare Drossel (50) strömt.
21. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Leckagemenge aus den Injektoren durch die schaltbare Drossel (50) strömt.
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