EP2449245B1 - Kraftstoffsystem für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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EP2449245B1
EP2449245B1 EP10718151.3A EP10718151A EP2449245B1 EP 2449245 B1 EP2449245 B1 EP 2449245B1 EP 10718151 A EP10718151 A EP 10718151A EP 2449245 B1 EP2449245 B1 EP 2449245B1
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EP
European Patent Office
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pressure
fuel
pump
line
fuel system
Prior art date
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EP10718151.3A
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English (en)
French (fr)
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EP2449245A1 (de
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Christian Langenbach
Achim Koehler
Jens Grieb
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2449245A1 publication Critical patent/EP2449245A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • 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
    • F02M59/205—Quantity of fuel admitted to pumping elements being metered by an auxiliary metering device
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • 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
    • F02M37/0047—Layout or arrangement of systems for feeding fuel
    • F02M37/0052—Details on the fuel return circuit; Arrangement of pressure regulators
    • F02M37/0058—Returnless fuel systems, i.e. the fuel return lines are not entering the fuel tank
    • 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
    • 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
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/46—Details, component parts or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus covered by groups F02M69/02 - F02M69/44
    • F02M69/54—Arrangement of fuel pressure regulators

Definitions

  • the invention relates to a fuel system for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • Such a fuel system is through the DE-C-10 154 133 known.
  • This fuel system has a prefeed pump, a high-pressure pump, a metering device arranged hydraulically between prefeed pump and high-pressure pump, and a zero-delivery line for conveying off leakages from the metering device.
  • suction means are arranged which comprise a Venturi nozzle.
  • the fuel system also has a pressure regulating valve for regulating the pressure in a low pressure region lying between the pre-feed pump and the high-pressure pump.
  • the Venturi nozzle is disposed at the downstream end of the zero delivery line in a drain line of the pressure control valve. If the pressure control valve has several Ab Kunststoffen is available for the function of the Venturi nozzle only a portion of the controlled by the pressure control valve amount of fuel available.
  • the fuel system with the features of claim 1 has the advantage that is available through the arrangement of the Venturi nozzle in the supply line of the pressure control valve, the total by the pressure control valve controlled amount of fuel for the function of the Venturi nozzle available.
  • the feed line is part of a lubricating and / or cooling line of the high-pressure pump, and that the pressure regulating valve has a first opening pressure, from which it connects the feed line to a return line. This ensures that the Venturi nozzle flows through even at a comparatively low pressure in the low pressure range, for example when starting the internal combustion engine, with fuel and the zero discharge leakage is effectively dissipated.
  • the high pressure pump comprises at least one return line for returning a bearing leakage, and that in the return line to the high pressure pump out locking spring-loaded check valve is arranged.
  • the check valve ensures that the fuel pressure can be built up faster when starting.
  • a spring-loaded check valve or a pressure limiting valve is arranged parallel to the prefeed pump, which opens in the direction of feed pump inlet.
  • the check valve or pressure relief valve has the task, for example, in the case of using a pressure-side fuel filter (upstream of the prefeed pump) to protect in a possible blockage of the filter, the feed pump from overloading.
  • a warning signal for example. Issued to a dashboard of the motor vehicle to free the filter from the blockage, or replace the filter.
  • a hand pump is provided for filling the fuel system, for example after a repair or maintenance. Therefore, it is advantageous for such an embodiment that a spring-loaded non-return or a pressure limiting valve is arranged parallel to the prefeed pump, which opens in the direction of the high-pressure pump inlet. During filling, this valve is a bypass to the pre-feed pump, so that not all the fuel has to be pumped through the pre-feed pump for filling.
  • FIG. 1 shows a fuel system 10, which is designed for a so-called. Common Rail injection system of an internal combustion engine 12.
  • fuel rail common rail
  • fuel injectors 16 are connected to the fuel rail 14, injecting the fuel under high pressure into combustion chambers 18 of the internal combustion engine 12.
  • the fuel is conveyed from a fuel tank 20 of a motor vehicle.
  • a fuel filter 24, a throttle 25 and a mechanically or electrically operated prefeed pump 26 are arranged in a fuel delivery path 22, starting from the fuel tank 20.
  • the fuel path first opens to lubricate drive parts in a drive or crank chamber 28 of a high-pressure pump 30, which is preferably designed as a mechanically driven radial piston pump.
  • the course of the fuel in the fuel system 10 is marked with arrows in the drawing.
  • the flow flow of the fuel behind the drive and crank chamber 28 is divided into two parts.
  • the first output of the fuel is an operating line 32 for operating the internal combustion engine 12
  • the second output is a Supply return line 34 of a fuel circuit for lubricating and cooling the high pressure pump 30th
  • the fuel is supplied in the flow direction via a further fuel filter 35 to a metering device 36, which is designed as an electromagnetically controllable, proportional spring-loaded slide valve.
  • the metering device 36 is thus arranged fluidically or hydraulically between the prefeed pump 26 and the high-pressure pump 30 and serves for metering the fuel for the high-pressure pump 30. Downstream of the metering device 36, the fuel flow is divided into two again. On the one hand, a zero-feed line 38 branches off, which opens via a fuel filter 39 in a Venturi nozzle 40. A detailed description of the Venturi nozzle 40 follows later.
  • a delivery line 42 branches off, which opens via a suction valve 44 into a delivery chamber 46 of the high-pressure pump 30, which is connectable to the fuel distributor 14 via a non-return valve 48 blocking the high-pressure pump 30.
  • the fuel located in the drive and crank chamber 28 is fed in the flow direction via a further fuel filter 50 to a pressure regulating valve 52, which is designed as a spring-loaded piston slide valve having two switching stages.
  • the supply return line 34 thus also represents the feed line of the pressure regulating valve 52.
  • the pressure regulating valve 52 comprises, in addition to the input for the supply return line 34, three outputs. In the first switching stage - ie at low fuel pressure in the supply return line 34 - the fuel is conveyed in a return line 54 via a throttle 56 in the fuel tank 20, in the second switching stage - at higher fuel pressure in the supply return line 34 - the fuel is in a flow line 58 promoted, in which the Venturi nozzle 40 is arranged.
  • the return line 54 and the flow line 58 thus represent Abêt Oberen the pressure control valve 52.
  • the flow line 58 opens into the fuel delivery line 22.
  • a third output 60 of the pressure control valve 52 is only used to equalize the pressure when moving the spool in the pressure control valve 52. Again, leaks may occur Leakage fuel is conveyed via a throttle 62 in the return line 54.
  • the high-pressure pump 30 usually has two bearing points for supporting a rotary shaft of an eccentric. These bearings can also leak fuel leakage.
  • the two bearings are in FIG. 1 shown as throttles 63.
  • the leakage of the bearings 63 is returned via the return line 54 to the fuel tank 20.
  • the venturi 40 is in FIG. 2 shown in section. It consists of a tube 64 which is glazed on an outer side and a constriction of the inner cross-section D through two oppositely directed cones 66 and 68, which are brought together in the region of their smallest diameter D.
  • the two cones 66 and 68 have the same tapered cross section D and the same expanded cross-section 3D. All edges in the interior of the tube 64 are rounded according to a streamline shape.
  • the expanded cross-section 3D is about three times as large as the tapered cross-section D.
  • the cone 66 has approximately the length of the tapered cross section D; the length of the cone 68 has a length 3-5D of approximately three to five times the length of the tapered cross-section D in the flow direction 70.
  • a removal channel 72 is provided perpendicular to the tube 64.
  • the cross-section of the take-off channel 72 is substantially smaller relative to the cross-section D and is dimensioned so that it represents a throttle cross section of a zero-feed throttle.
  • the zero-delivery line 38 is connected to this zero-feed throttle 72, whereas the pipe 64 is part of the flow line 58.
  • a channel in a housing of the high-pressure pump 30 may have the Venturi nozzle 40 as an injection-molded part.
  • the Venturi nozzle 40 could alternatively be designed as a screw solution or as an external component.
  • venturi 40 functions as follows when used in the fuel system:
  • a dynamic pressure (dynamic pressure) maximum and a static pressure (static pressure) is minimal.
  • the speed of the flowing fuel increases in proportion to the cross sections D: 3D when flowing through the constricted part of the tube 64, because everywhere the same amount of fuel flows through. Due to the comparatively low pressure in the region of the narrowest point D, a correspondingly low pressure also prevails at the mouth of the zero-feed throttle 72.
  • venturi nozzle 40 forms a suction means at the downstream end of the zero-conveying line 38.
  • the non-inventive fuel system 10 in the in FIG. 1 thus works as follows:
  • Fuel is sucked by the suction effect of the prefeed pump 26 from the fuel tank 20 via the fuel delivery line 22.
  • the fuel is filtered in the fuel filter 24. From there, fuel is supplied via the operating line 32 of the open metering device 36 for operating the internal combustion engine 12, after which the fuel via the suction valve 44 then into the delivery chamber 46 of the There, the fuel is compressed and introduced under high pressure via the check valve 48 into the rail 14 of the internal combustion engine.
  • the prefeed pump 26 usually delivers more fuel than is necessary for the operation of the internal combustion engine 12, even with partially open metering device 36, ie in load operation of the internal combustion engine 12, a certain fuel flow in the supply line 34 is formed, which, however, is less than in overrun mode, so that the pressure control valve 52 opens only partially. While the amount of fuel flowing through the return line 54 is (still) unaffected, the flow of fuel through the flow line 58 is lower, so that the suction power of the Venturi nozzle 40 is lower
  • the spring-loaded pressure control valve 52 When starting the internal combustion engine 12, the spring-loaded pressure control valve 52 is initially closed, so that via the operating line 32 as large as possible fuel pressure at open metering device 36 can build.
  • a fuel leakage occurs at the metering device 36.
  • the leakage is supplied via the zero-delivery line 38 and the zero-feed throttle 72 of the Venturi nozzle 40. Since in the case of the closed metering device 36, the flow line 58 has a large flow, created at the entrance of the take-off tube 72 in the venturi 64 a greater suction than at partially or fully open metering 36- The venturi 40 sucks the leakage from the zero feed line 38th from and promotes them with the remaining fuel to the input of the feed pump 26 in the fuel delivery line 22nd
  • FIG. 3 shows an embodiment of the invention.
  • FIG. 3 It holds that such elements and areas which are functionally equivalent to elements and areas of the fuel system of FIG. 1 , bear the same reference numerals and will not be explained again in detail.
  • the difference to FIG. 1 lies in the arrangement of the Venturi nozzle 40. This is in contrast to FIG. 1 in the supply line 34, that is arranged in the feed line of the pressure control valve 52.
  • the function of this embodiment is substantially identical to the described function of the embodiment in FIG FIG. 1 ,
  • the Venturi nozzle 40 also operates at relatively low flow through the feed line 34.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein solches Kraftstoffsystem ist durch die DE-C-10 154 133 bekannt. Dieses Kraftstoffsystem weist eine Vorförderpumpe, eine Hochdruckpumpe, eine hydraulisch zwischen Vorförderpumpe und Hochdruckpumpe angeordnete Zumesseinrichtung und eine Nullförderleitung zum Abfördern von Leckagen der Zumesseinrichtung auf. Am stromabwärtigen Ende der Nullförderleitung sind Saugmittel angeordnet, die eine Venturi-Düse umfassen. Das Kraftstoffsystem weist außerdem ein Druckregelventil zur Regelung des Drucks in einem zwischen Vorförderpumpe und Hochdruckpumpe liegenden Niederdruckbereich auf. Die Venturi-Düse ist am stromabwärtigen Ende der Nullförderleitung in einer Ablaufleitung des Druckregelventils angeordnet. Wenn das Druckregelventil mehrere Absteuerleitungen aufweist steht für die Funktion der Venturi-Düse nur ein Teil der durch das Druckregelventil abgesteuerten Kraftstoffmenge zur Verfügung.
    • Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung
  • Das Kraftstoffsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die Anordnung der Venturi-Düse in der Zulaufleitung des Druckregelventils die gesamte durch das Druckregelventil abgesteuerte Kraftstoffmenge für die Funktion der Venturi-Düse zur Verfügung steht.
  • Ergänzend hierzu ist vorteilhaft, dass die Zusteuerleitung Teil einer Schmier- und/oder Kühlleitung der Hochdruckpumpe ist, und dass das Druckregelventil einen ersten Öffnungsdruck aufweist, ab dem es die Zusteuerleitung mit einer Rücklaufleitung verbindet. Damit wird sichergestellt, dass die Venturi-Düse bereits bei vergleichsweise niedrigem Druck im Niederdruckbereich, beispielsweise beim Starten der Brennkraftmaschine, mit Kraftstoff durchströmt und die Nullförderleckage wirksam abgeführt wird.
  • Außerdem ist vorteilhaft, dass die Hochdruckpumpe mindestens eine Rückführleitung zum Rückführen einer Lagerleckage umfasst, und dass in der Rückführleitung ein zur Hochdruckpumpe hin sperrendes federbelastetes Rückschlagventil, angeordnet ist. Das Rückschlagventil bewirkt, dass beim Start der Kraftstoffdruck schneller aufgebaut werden kann.
  • Vorteilhaft ist auch, dass parallel zur Vorförderpumpe ein federbelastetes Rückschlagventil oder ein Druckbegrenzungsventil angeordnet ist, welches in Richtung Vorförderpumpe-Einlass öffnet. Das Rückschlagventil oder Druckbegrenzungsventil hat dabei die Aufgabe, beispielsweise im Fall einer Verwendung eines druckseitigen Kraftstofffilters (stromaufwärts nach der Vorförderpumpe) bei einer eventuellen Verstopfung des Filters die Vorförderpumpe vor einer Überlastung zu schützen. Parallel kann zu diesem Fehlerfall ein Warnsignal, bspw. an einem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden, um das Filter von der Verstopfung zu befreien, bzw. das Filter auszutauschen.
  • Bei Kraftstoffsystemen ist zum Befüllen des Kraftstoffsysterns beispielsweise nach einer Reparatur oder Wartung eine Handpumpe vorgesehen. Deshalb ist für eine solche Ausführungsform vorteilhaft, dass parallel zur Vorförderpumpe ein federbelastetes Rückschlag- oder ein Druckbegrenzungsventil angeordnet ist, welches in Richtung Hochdruckpumpe-Einlass öffnet. Dieses Ventil stellt beim Befüllen einen Bypass zur Vorförderpumpe dar, damit nicht der gesamte Kraftstoff zum Befüllen durch die Vorförderpumpe hindurch gepumpt werden muss.
  • Nachfolgend werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    ein Kraftstoffsystem in einer nicht erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform mit einer Nullförderleitung, die in einer Venturi-Düse in einer Absteuerleitung eines Druckregelventils mündet;
    Figur 2
    eine Schnittdarstellung der Venturi-Düse von Figur 1;
    Figur 3
    ein Kraftstoffsystem in einer erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsform mit einer Nullförderleitung, die in einer Venturi-Düse in einer Zusteuerleitung eines Druckregelventils mündet;
  • Figur 1 zeigt ein Kraftstoffsystem 10, das für ein sog. Common-Rail-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine 12 ausgelegt ist. Zum Betrieb der Brennkraftmaschine 12 wird Kraftstoff unter Hochdruck in einen Kraftstoffverteiler (Common Rail) 14 gefördert und dort gespeichert, wobei am Kraftstoffverteiler 14 Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 16 angeschlossen sind, die den Kraftstoff unter Hochdruck in Brennräume 18 der Brennkraftmaschine 12 einspritzen.
  • Der Kraftstoff wird dabei aus einem Kraftstofftank 20 eines Kraftfahrzeugs gefördert. In Strömungsrichtung sind in einem Kraftstoffförderpfad 22, ausgehend vom Kraftstofftank 20, ein Kraftstofffilter 24, eine Drossel 25 und eine mechanisch oder elektrisch betriebene Vorförderpumpe 26 angeordnet. Der Kraftstoffpfad mündet zunächst zum Schmieren von Antriebsteilen in einem Antriebs- bzw. Kurbelraum 28 einer Hochdruckpumpe 30, die bevorzugt als eine mechanisch angetriebene Radialkolbenpumpe ausgebildet ist. Der Verlauf des Kraftstoffs im Kraftstoffsystem 10 ist in der Zeichnung mit Pfeilen gekennzeichnet.
  • Der Strömungsfluss des Kraftstoffs hinter dem Antriebs- und Kurbelraum 28 ist zweigeteilt. Der erste Ausgang des Kraftstoffs ist eine Betriebsleitung 32 zum Betreiben der Brennkraftmaschine 12, der zweite Ausgang ist eine Versorgungsrückleitung 34 eines Kraftstoff-Kreislaufs zum Schmieren und Kühlen der Hochdruckpumpe 30.
  • Durch die Betriebsleitung 32 wird der Kraftstoff in Strömungsrichtung über ein weiteres Kraftstofffilter 35 einer Zumesseinrichtung 36 zugeführt, die als ein elektromagnetisch steuerbares, proportionales federbelastetes Schieberventil ausgebildet ist. Die Zumesseinrichtung 36 ist also fluidisch bzw. hydraulisch zwischen der Vorförderpumpe 26 und der Hochdruckpumpe 30 angeordnet und dient zur Dosierung des Kraftstoffs für die Hochdruckpumpe 30. Stromabwärts von der Zumesseinrichtung 36 ist der Kraftstofffluss wieder zweigeteilt. Einerseits zweigt eine Nullförderleitung 38 ab, die über ein Kraftstofffilter 39 in einer Venturi-Düse 40 mündet. Eine genaue Beschreibung der Venturi-Düse 40 folgt weiter hinten. Andererseits zweigt von der Zumesseinrichtung 36 eine Förderleitung 42 ab, welche über ein Saugventil 44 in einen Förderraum 46 der Hochdruckpumpe 30 mündet, der über ein zur Hochdruckpumpe 30 hin sperrenden Rückschlagventil 48 mit dem Kraftstoffverteiler 14 verbindbar ist.
  • Durch die Versorgungsrückleitung 34 wird der in dem Antriebs- und Kurbelraum 28 befindliche Kraftstoff in Strömungsrichtung über ein weiteres Kraftstofffilter 50 einem Druckregelventil 52 zugeführt, das als ein federbelastetes Kolbenschieberventil mit zwei Schaltstufen ausgebildet ist. Die Versorgungsrückleitung 34 stellt somit auch die Zusteuerleitung des Druckregelventils 52 dar. Das Druckregelventil 52 umfasst neben dem Eingang für die Versorgungsrückleitung 34 drei Ausgänge. In der ersten Schaltstufe - also bei niedrigem Kraftstoffdruck in der Versorgungsrückleitung 34 - wird der Kraftstoff in einer Rücklaufleitung 54 über eine Drossel 56 in den Kraftstofftank 20 gefördert, in der zweiten Schaltstufe - bei höherem Kraftstoffruck in der Versorgungsrückleitung 34 - wird der Kraftstoff in eine Durchflussleitung 58 gefördert, in der die Venturi-Düse 40 angeordnet ist. Die Rücklaufleitung 54 und die Durchflussleitung 58 stellen somit Absteuerleitungen der Druckregelventils 52 dar. Die Durchflussleitung 58 mündet in die Kraftstoffförderleitung 22. Ein dritter Ausgang 60 des Druckregelventils 52 dient lediglich dem Druckausgleich beim Verschieben des Kolbenschiebers im Druckregelventil 52. Auch hier können Leckagen auftreten, der Leckagenkraftstoff wird über eine Drossel 62 in die Rücklaufleitung 54 gefördert.
  • Die Hochdruckpumpe 30 weist üblicherweise zwei Lagerstellen zur Lagerung einer Drehwelle eines Exzenters auf. Aus diesen Lagerstellen kann auch Kraftstoff-Leckage austreten. Die beiden Lagerstellen sind in Figur 1 als Drosseln 63 dargestellt. Die Leckage der Lagerstellen 63 wird über die Rücklaufleitung 54 zum Kraftstofftank 20 zurückgeführt.
  • Die Venturi-Düse 40 ist in Figur 2 im Schnitt dargestellt. Sie besteht aus einem an einer Außenseite glaftwandigen Rohr 64 mit einer Verengung des inneren Querschnitts D durch zwei gegeneinander gerichtete Konen 66 und 68, die im Bereich ihres geringsten Durchmessers D aneinandergeführt sind. Die beiden Konen 66 und 68 weisen den gleichen verjüngten Querschnitt D und den gleichen aufgeweiteten Querschnitt 3D auf. Alle Kanten im Inneren des Rohres 64 sind gemäß einer Stromlinienform abgerundet. Der aufgeweitete Querschnitt 3D ist etwa dreimal so groß wie der verjüngte Querschnitt D. In Strörnungsrichtung 70 weist der Konus 66 etwa die Länge des verjüngten Querschnitts D auf; die Länge des Konus 68 weist in Strömungsrichtung 70 eine Länge 3-5D von etwa dem drei bis fünffachen der Länge des verjüngten Querschnitts D auf. Im Bereich der Position im Innern des Rohrs 64 mit dem verjüngten Querschnitt D ist senkrecht zum Rohr 64 ein Abnahmekanal 72 vorgesehen. Der Querschnitt des Abnahmekanals 72 ist relativ zum Querschnitt D wesentlich kleiner und ist so dimensioniert, dass er einen Drosselquerschnitt einer Nullförderdrossel darstellt. An diese Nullförderdrossel 72 ist in der vorliegenden Erfindung die Nullförderleitung 38 angeschlossen, wohingegen das Rohr 64 Teil der Durchflussleitung 58 ist. Fertigungstechnisch kann ein Kanal in einem Gehäuse der Hochdruckpumpe 30 die Venturi-Düse 40 als Einpressteil aufweisen. Die Venturi-Düse 40 könnte aber auch alternativ als eine Schraublösung bzw. als eine externe Komponente ausgeführt sein.
  • Die Venturi-Düse 40 funktioniert beim Einsatz im Kraftstoffsystem folgendemaßen:
  • Fließt durch das Rohr 64 - also durch die Durchflussleitung 58 - Kraftstoff, so ist an der engsten Stelle D des Rohres 64 ein dynamischer Druck (Staudruck) maximal und ein statischer Druck (Ruhedruck) minimal. Die Geschwindigkeit des fließenden Kraftstoffs steigt im Verhältnis der Querschnitte D : 3D beim Durchströmen des eingeschnürten Teils des Rohrs 64 an, weil überall dieselbe Menge Kraftstoff durchfließt. Aufgrund des vergleichsweise geringen Drucks im bereich der engsten Stelle D herrscht auch an der Mündung der Nullförderdrossel 72 ein entsprechend niedriger Druck. Damit entsteht zwischen der Mündung der Nullförderdrossel 72 in den Innenraum der Venturi-Düse 40 und dem Beginn der Nullförderleitung 38 eine Druckdifferenz, durch die Kraftstoff aus dem Bereich zwischen Zumesseinrichtung 36 und Saugventil 44 über die Nullförderleitung 38 abgesaugt wird. Die Venturi-Düse 40 bildet insoweit also ein Saugmittel am stromabwärtigen Ende der Nullförderleitung 38.
  • Das nicht erfindungsgemäße Kraftstoffsystem 10 in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform funktioniert demnach folgendermaßen:
  • Kraftstoff wird durch die Saugwirkung der Vorförderpumpe 26 aus dem Kraftstofftank 20 über die Kraftstoffförderleitung 22 angesaugt. Der Kraftstoff wird dabei im Kraftstofffilter 24 gefiltert. Die Vorförderpumpe 26 fördert den Kraftstoff weiter in den Antriebs, und Kurbelraum 28 der Hochdruckpumpe 30. Von dort wird zum Betrieb der Brennkraftmaschine 12 Kraftstoff über die Betriebsleitung 32 der geöffneten Zumesseinrichtung 36 zugeführt, wonach der Kraftstoff über das Saugventil 44 anschließend in den Förderaum 46 der Hochdruckpumpe 30 gelangt Dort wird der Kraftstoff verdichtet und unter hohem Druck über das Rückschlagventil 48 in das Rail 14 der Brennkraftmaschine eingeleitet.
  • Bei geschlossener Zumesseinrichtung 36 (z.B. im Schubbetrieb) wird der gesamte von der Vorförderpumpe 26 geförderte Kraftstoff vom Antriebs- und Kurbelraum 28 über die Versorgungsleitung 34 zum Druckregelventil 52 gefördert. Durch die überschüssige Kraftstoffmenge steigt der Druck in der Versorgungsleitung 34, so dass das Druckregelventil 52 so weit öffnet, dass der Kraftstoff einerseits über die Rücklaufleitung 54 zum Kraftstofftank 20 zurück und andererseits durch die Durchtlussleitung 58, in der die Venturi-Düse 40 angeordnet ist, wieder zum Eingang der Vorförderpumpe 26 gefördert wird. Durch Letzteres entsteht ein Kraftstoff-Kreislauf, der zum Schmieren und Kühlen des Antriebs- und Kurbelraums 28 und zum Betreiben der Venturi-Düse 40 dient. Da die Vorförderpumpe 26 in der Regel mehr Kraftstoff fördert, als für den Betrieb der Brennkraftmaschine 12 nötig ist, wird auch bei teilweise geöffneter Zumesseinrichtung 36, also im Lastbetrieb der Brennkraftmaschine 12, ein gewisser Kraftstofffluss in der Versorgungsleitung 34 entstehen, der allerdings geringer ist als bei Schubbetrieb, so dass das Druckregelventil 52 nur teilweise öffnet. Während die durch die Rücklaufleitung 54 strömende Kraftstoffmenge hiervon (noch) unbeeinflusst bleibt, ist der Kraftstoffstrom durch die Durchflussleitung 58 geringer, so dass auch die Saugleistung der Venturi-Düse 40 geringer ist
  • Bei einem Starten der Brennkraftmaschine 12 ist das federbelastete Druckregelventil 52 zunächst geschlossen, damit sich über die Betriebsleitung 32 ein möglichst großer Kraftstoffdruck bei geöffneter Zumesseinrichtung 36 aufbauen kann.
  • Ist im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine 12 die Zumesseinrichtung 36 geschlossen, so tritt an der Zumesseinrichtung 36 eine Kraftstoff-Leckage aus. Die Leckage wird über die Nullförderleitung 38 und die Nullförderdrossel 72 der Venturi-Düse 40 zugeführt. Da im Fall der geschlossenen Zumesseinrichtung 36 die Durchflussleitung 58 einen großen Durchfluss aufweist, entsteht am Eingang des Abnahmerohrs 72 im Venturi-Rohr 64 eine größere Saugwirkung als bei teilweise oder ganz geöffneter Zumesseinrichtung 36- Die Venturi-Düse 40 saugt die Leckage aus der Nullförderleitung 38 ab und fördert sie mit dem übrigen Kraftstoff zum Eingang der Vorförderpumpe 26 in die Kraftstoffförderleitung 22.
  • Figur 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Für Figur 3 gilt, dass solche Elemente und Bereiche, welche funktionsäquivalent sind zu Elementen und Bereichen des Kraftstoffsystems von Figur 1, die gleichen Bezugszeichen tragen und nicht nochmals im Detail erläutert werden. Der Unterschied zu Figur 1 liegt in der Anordnung der Venturi-Düse 40. Diese ist im Gegensatz zu Figur 1 in der Versorgungsleitung 34, also in der Zusteuerleitung des Druckregelventils 52 angeordnet. Die Funktion dieser Ausführungsform ist im Wesentlichen identisch mit der beschriebenen Funktion der Ausführungsform in Figur 1. Die Venturi-Düse 40 arbeitet auch bei vergleichsweise geringer Strömung durch die Zusteuerleitung 34.

Claims (5)

  1. Kraftstoffsystem (10) für eine Brennkraftmaschine (12) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, welches eine Vorförderpumpe (26), eine Hochdruckpumpe (30), eine hydraulisch zwischen Vorförderpumpe (26) und Hochdruckpumpe (30) angeordnete Zumesseinrichtung (36) und eine Nullförderleitung (38) zum Abfördern von Leckagen der Zumesseinrichtung (36) aufweist, wobei in der Nullförderleitung (38) oder an deren stromabwärtigen Ende Saugmittel (40) angeordnet sind, die eine Venturi-Düse (40) umfassen, und wobei das Kraftstoffsystem (10) ein Druckregelventil (52) zur Regelung des Drucks in einem zwischen Vorförderpumpe (26) und Hochdruckpumpe (30) liegenden Niederdruckbereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Venturi-Düse (40) in einer Zusteuerleitung (34) des Druckregelventils (52) angeordnet ist.
  2. Kraftstoffsystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusteuerleitung (34) Teil einer Schmier- und/oder Kühlleitung der Hochdruckpumpe (30) ist, und dass das Druckregelventil (52) einen ersten Öffnungsdruck aufweist, ab dem es die Zusteuerleitung (34) mit einer Rücklaufleitung (54) verbindet.
  3. Kraftstoffsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (30) mindestens eine Rückführleitung (54) zum Rückführen einer Lagerleckage umfasst, und dass in der Rückführleitung (54) ein zur Hochdruckpumpe (30) hin sperrendes federbelastetes Rückschlagventil (74), angeordnet ist.
  4. Kraftstoffsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Vorförderpumpe (26) ein federbelastetes Rückschlagventil oder ein Druckbegrenzungsventil (80) angeordnet ist, welches in Richtung Vorförderpumpe-Einlass öffnet.
  5. Kraftstoffsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Vorförderpumpe (26) ein federbelastetes Rückschlag- oder ein Druckbegrenzungsventil (78) angeordnet ist, welches in Richtung Hochdruckpumpe-Einlass öffnet.
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