EP2467591A1 - Kraftstofffördereinrichtung für eine kraftstoffeinspritzeinrichtung einer brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstofffördereinrichtung für eine kraftstoffeinspritzeinrichtung einer brennkraftmaschine

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EP2467591A1
EP2467591A1 EP10740608A EP10740608A EP2467591A1 EP 2467591 A1 EP2467591 A1 EP 2467591A1 EP 10740608 A EP10740608 A EP 10740608A EP 10740608 A EP10740608 A EP 10740608A EP 2467591 A1 EP2467591 A1 EP 2467591A1
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EP
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pressure
pump
fuel
delivery device
pressure pump
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Guenter Veit
Sylvain Besancon
Stefan Kieferle
Paulo Jorge Ferreira Goncalves
Cord Fitschen
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Robert Bosch GmbH
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    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0056—Throttling valves, e.g. having variable opening positions throttling the flow

Definitions

  • the invention relates to a fuel delivery device for a fuel injection device of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • Such a fuel delivery device is known from EP 1 195 514 A2.
  • This fuel delivery device has an electrically driven delivery pump through which fuel is conveyed to the suction side of a high-pressure pump.
  • the high-pressure pump delivers fuel into a high-pressure region, from which at least indirectly at least one injector of the fuel injection device is supplied with fuel.
  • An electrical control device is provided which receives a signal for the pressure prevailing in the high-pressure region via a sensor device. By the electric control device, the electric drive of the feed pump is variably controlled, so that the delivery rate of the feed pump is variable.
  • a bypass connection leads to a low-pressure region, which here is a drive region of the high-pressure pump.
  • a throttle point is arranged between the feed pump and the suction side of the high-pressure pump.
  • a sensor device is arranged, through which the electrical control device, a signal for the pressure prevailing there is supplied.
  • the electric control device By the electric control device, the electric drive of the feed pump is controlled such that adjusts a predetermined pressure in the connection between the feed pump and the suction side of the high-pressure pump. Depending on the pressure prevailing on the suction side of the high-pressure pump
  • Pressure is variable by the amount of fuel delivered by the high-pressure pump.
  • a non-linear delivery characteristic of the high-pressure pump is produced. gig from the pressure prevailing on the suction side. This makes it difficult to control the amount of fuel delivered by the high-pressure pump.
  • the known fuel injection device also connected to the electrical control device sensor means is provided, through which the pressure in the high pressure region is detected.
  • an electrically operated pressure control valve is arranged, which is controlled by the electric control device such that adjusts a predetermined pressure in the high pressure region.
  • the fuel injection device is therefore complicated and the control of the pressure prevailing in the high-pressure area is expensive, since this is the pump and the pressure control valve two separate actuator available.
  • the fuel delivery device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that it is simple in construction and also allows a simple structure of the fuel injection device.
  • the feed pump is thereby directly for setting a predetermined pressure in
  • Another advantage results from the parallel connection of two flow restriction units in the bypass connection, since the combination of a wider variation of the flow rate is possible depending on the pressure in the bypass connection.
  • This advantage can be enhanced by an additional actuator, which the flow limiting device depending on the pressure or by the temperature in the inlet of the flow restrictor or in the inlet of the high-pressure pump off or switched on.
  • the cross section of the throttle can be changed by an actuator depending on the pressure or the temperature in the inlet of the flow restrictor, since the throttle is not bound to a fixed flow characteristic, but that the flow characteristic of the throttle by varying the cross section depending on the operating situation the fuel delivery device can be adjusted.
  • Another advantage is the use of a wax element, since the implementation of the temperature-dependent control of the cross section is realized with a simple component.
  • the use of a vortex throttle is advantageous, since a pressure-dependent regulation of the flow rate can be implemented without an additional actuator.
  • FIG. 1 shows a fuel injection device of an internal combustion engine in a schematic representation
  • 3 shows a characteristic curve of a bypass connection of the fuel injection device
  • FIG. 4 shows a characteristic curve of a high-pressure pump of the fuel injection device
  • FIG. 5 is a schematic representation of a further exemplary embodiment of a fuel injection device of an internal combustion engine
  • FIG. 6 a) is a schematic representation of a vortex throttle
  • Figure 7 shows a further embodiment of a fuel injection device of an internal combustion engine in a schematic representation.
  • FIG. 1 shows a fuel injection device of an internal combustion engine which has a fuel delivery device.
  • the fuel delivery device has a feed pump 10, which draws fuel from a reservoir 12.
  • the feed pump 10 has an electric drive 14 which can be operated with variable power and thus variable speed, so that the flow rate and the generated discharge pressure is variable.
  • fuel is conveyed to the suction side of at least one high pressure pump 16, which is also part of the fuel delivery device.
  • the at least one high-pressure pump 16 fuel is conveyed into a high-pressure region 18 of the fuel injection device, which comprises, for example, a high-pressure accumulator.
  • One or more injectors 20 are supplied with fuel from the high-pressure region 18, wherein an injector 20 is assigned to each cylinder of the internal combustion engine.
  • the feed pump 10 may be formed, for example, as a flow pump, gear pump, internal gear pump, vane pump or roller-cell pump.
  • the feed pump 10 can be arranged on the high-pressure pump 16, can be integrated in it or can be arranged remotely from the high-pressure pump 16.
  • the high-pressure pump 16 has at least one pump element 22, which in turn has a tightly guided in a cylinder bore 24 pump piston 26 which is driven in a reciprocating motion.
  • the high pressure pump 16 may have its own drive shaft 17 through which the lifting movement of the pump piston 26 is effected via a cam or eccentric.
  • the drive shaft 17 of the high pressure pump 16 is mechanically driven, for example via a transmission or a belt drive from the internal combustion engine, so that the speed of the high-pressure pump 16 is proportional to the speed of the internal combustion engine.
  • the high-pressure pump 16 does not have its own drive shaft and the lifting movement of the pump piston 26 is effected by an eccentric or cam of a shaft of the internal combustion engine, for example the camshaft or crankshaft of the internal combustion engine.
  • each pump element 22 By the pump piston 26 of each pump element 22, a pump working chamber 28 is limited in the cylinder bore 24, which is filled with fuel during the suction stroke of the pump piston 26 and 26 from the fuel pump in the high pressure region 18 is displaced during the delivery stroke of the pump piston.
  • Each pump element 22 has an inlet valve 30 in the form of a spring-loaded check valve, which opens during the suction stroke of the pump piston 26, so that fuel delivered by the feed pump 10 reaches the pump work chamber 28.
  • Each pump element 22 also has an outlet valve 32 in the form of a spring-loaded check valve, the
  • Delivery stroke of the pump piston 26 opens, so that fuel can be displaced into the high-pressure region 18.
  • the feed pump 10 can be arranged remotely from the at least one high-pressure pump 16, for example also in the storage container 12.
  • the feed pump 10 can be arranged remotely from the at least one high-pressure pump 16, for example also in the storage container 12.
  • a fuel filter 38 may be arranged to prevent dirt particles from entering the high-pressure pump 16 and the high-pressure region 18.
  • a bypass connection 40 From the line 36 branches downstream of the fuel filter 38 from a bypass connection 40 from which a low pressure area leads.
  • a flow-limiting device in the form of a throttle point 42 is provided, by means of which the quantity of fuel flowing off via the bypass connection 40 of the quantity of fuel delivered by the delivery pump 10 is limited.
  • a still flow-limiting device 42 in addition to the flow-limiting device 42, a still
  • Relief valve may be arranged, which opens the bypass connection 40 only when a predetermined pressure is exceeded.
  • the low-pressure region into which the bypass connection 40 opens can, for example, be a drive region of the high-pressure pump 16 with its drive shaft 17. This is particularly advantageous when the high-pressure pump 16 has its own drive shaft 17 and lubrication and / or cooling of the drive region takes place by means of fuel.
  • the throttle point 42 may be arranged in the bypass connection 40, for example, in the region of entry into the drive region of the high-pressure pump 16.
  • the low-pressure region, into which the bypass connection 40 opens may also be a return to the reservoir 12.
  • the at least one high-pressure pump 16 does not have its own drive shaft and lubrication of the drive region of the high-pressure pump 16 is effected by lubricating oil of the internal combustion engine.
  • a sensor device 44 is provided, by which the pressure prevailing in the high-pressure region 18 is detected.
  • the sensor device 44 is connected to an electrical control device 46, which is thus supplied with a signal for the pressure prevailing in the high-pressure region 18.
  • the electric control device 46 of the electric drive 14 of the feed pump 10 is driven with variable power and thus variable speed, such that adjusts a predetermined pressure in the high pressure region 18.
  • the pressure required in the high-pressure region 18 can vary depending on operating parameters of the internal combustion engine.
  • the electric control device 46 also controls the fuel injection through the injectors 20, for example with regard to the injection time and the injection quantity.
  • FIG. 2 shows a characteristic curve for the delivery characteristic of the feed pump 10.
  • the delivery flow that is to say delivery rate per unit time
  • the characteristic has an at least approximately linear course, that is, the flow rate and thus the delivery rate of the feed pump 10 increases linearly with the delivery pressure. This means that with increasing control performance and thus rotational speed of the electric drive 14 of the feed pump 10, the conveying flow or fuel quantity conveyed by it and the delivery pressure generated by this on the suction side of the high-pressure pump 16 increases at least approximately linearly.
  • the feed pump 10 is therefore driven with a certain minimum power and operated at a minimum speed, with a minimum flow rate or a minimum flow rate QO and a minimum delivery pressure p ⁇ set.
  • the minimum delivery pressure p ⁇ may be, for example, about 2 bar absolute or greater.
  • Minimum delivery pressure p ⁇ and minimum delivery rate or minimum delivery rate are preferably chosen as low as possible in order to keep the load on the delivery pump 10 and the energy requirement low.
  • FIG. 3 shows a characteristic curve for the flow characteristic of the bypass connection 40 with the throttle restriction 42.
  • the flow rate that is flow rate per unit time
  • the characteristic curve has a degressive profile, that is to say that the increase in the flow rate or the flow rate through the bypass connection 40 decreases as the delivery pressure of the delivery pump 10 increases. This means that with increasing from the feed pump on the suction side of the high-pressure pump 16 generated delivery pressure of the flow or the flow rate through the bypass connection increases less.
  • the opening pressure of the intake valve or valves 30 of the high-pressure pump 16 is so high that they are at least substantially closed at the minimum delivery pressure p ⁇ on the suction side of the high-pressure pump 16.
  • the high pressure pump 16 promotes at least substantially no fuel in the high pressure region 18 at the minimum delivery pressure p ⁇ generated by the feed pump 10 on the suction side thereof.
  • the entire minimum delivery flow QO of the feed pump 10 thus flows through the bypass connection 40 with the throttle body 42 in the low pressure region.
  • the throttle point 42 in the bypass connection 40 is dimensioned such that the entire minimum delivery flow QO of the feed pump 10 can flow through it without the pressure on the suction side of at least one high-pressure pump 16 rising above the minimum feed pressure p ⁇ and the intake valve or valves 30 of the high-pressure pump 16 would open.
  • Another design criterion of the throttle point 42 may be to ensure a sufficient amount of lubricant and / or cooling for the drive range of the at least one high-pressure pump 16. Only when the delivery pressure on the suction side of the at least one high-pressure pump 16 rises above the minimum delivery pressure p ⁇ and the opening pressure of the intake valve or valves 30 do they open and fuel is delivered through the high-pressure pump 16 into the high-pressure region 18.
  • the opening pressure of the intake valve or valves 30 For example, the at least one high pressure pump 16 may be about 2 bar absolute or greater.
  • FIG. 4 shows a characteristic curve for the delivery characteristic of the at least one high-pressure pump 16.
  • the flow rate that is flow rate per unit time
  • the high pressure pump 16 above the delivery pressure of the feed pump 10 that is, the pressure prevailing on the suction side of the high-pressure pump 16 pressure applied.
  • fuel is delivered by the high-pressure pump 16 only when the pressure on the suction side thereof is higher than the minimum delivery pressure p ⁇ , which may be, for example, about 2 bar absolute.
  • the characteristic curve has a continuous monotonous course starting from the minimum delivery pressure p ⁇ , preferably an at least approximately linear one
  • the one or more intake valves 30 of the at least one high-pressure pump has a design which ensures, via increasing pressure on the suction side of the high-pressure pump 16 above the opening pressure, a steadily increasing filling of the pump working space 28 of the pump element or elements 22 of the high-pressure pump 16.
  • the increase of the flow cross-section released by the inlet valves 30 as a function of the pressure on the suction side of the high-pressure pump 16 is to be selected such that the maximum Ie flow rate requirement of the high-pressure pump 16 is reached at the usual maximum delivery pressures of conventional feed pumps, which may be, for example, to about 5 bar absolute.
  • the resulting flow rate variation of the high-pressure pump 16 is continuously and monotonically and thus suitable as a manipulated variable for regulating the pressure prevailing in the high-pressure region 18 via the electrical control variation of the electric drive 14 of the feed pump 10 by means of the electrical control device 46.
  • the line 36 via which the feed pump 10 is connected to the suction side of the at least one high-pressure pump 16, preferably has a high hydraulic rigidity. This ensures that the regulation of the pressure in the high-pressure region 18 by means of variable activation of the drive 14 of the feed pump 10 is not influenced by elasticities of the line 36. Under certain circumstances, it may be advantageous to carry out the section 36a of the line 36 between the feed pump 10 and the fuel filter 38 with great hydraulic rigidity and the section 36b of the line 36 between the fuel filter
  • the design and tuning of the intake valves 30 of the high-pressure pump 16, the bypass connection 40 with the throttle point 42 and the feed pump 10 takes place according to the following criteria.
  • the opening pressure of the intake valves 30 requires a minimum pressure level on the suction side of the high-pressure pump 16 to ensure the following.
  • a defined minimum pressure p ⁇ on the suction side which also corresponds to the minimum delivery pressure of the feed pump 10
  • the flow rate of the high-pressure pump 16 must be reduced to a required minimum, preferably also completely off, for a so-called zero promotion.
  • the minimum pressure p ⁇ on the suction side of the high-pressure pump 16 is to be selected so high over the height of the opening pressure of the inlet valves 30 of the high-pressure pump 16 that the fuel conveyor is on the one hand sufficiently robust, for example against tolerances of line pressure drops and ambient pressure fluctuations, and on the other hand no unnecessarily high pumping capacity requirements the feed pump 10 result.
  • the opening pressure of the intake valves may be selected to be in the range of about 2 bar absolute, so that a delivery pressure range of the delivery pump 10 results relatively greater than about 1 bar.
  • the inlet valves 30 of the high pressure pump 16 are designed so that they ensure a steadily increasing filling of the high pressure pump 16 with increasing pressure on the suction side of the high pressure pump 16 above the opening pressure.
  • the increase in the released flow cross section of the inlet valves 30 above the pressure difference, between the pressure on the suction side of the high-pressure pump 16 and the pressure in the pump working space 28, is designed so that the maximum flow rate requirement of
  • High-pressure pump 16 at conventional delivery pressures of conventional low-cost feed pumps 10 with electric drive 14 is achieved.
  • the maximum delivery pressure can be about 4 bar relative or 5 bar absolute.
  • a large flow rate variation of the high pressure pump 16 is achieved via a limited variation of the pressure generated by the feed pump 10 on the suction side of the high pressure pump 16.
  • the variation of the amount of fuel flowing through the bypass connection 40 is determined by the throttle point 42 and is limited.
  • the design of the throttle body 42 in the bypass connection 40 is such that the amount of fuel flowing through the bypass connection 40 on the one hand as small as possible, on the other hand, however, is large enough to ensure adequate lubrication and / or cooling of the drive range of the high-pressure pump 16 and the possibly required Minimum delivery rate of the delivery pump 10 is not fallen short of.
  • the feed pump 10 and its electric drive 14 are designed such that a stable operation over the entire working range, that is from minimum flow rate or flow and delivery pressure to the maximum randomlymen- ge or flow rate and delivery pressure is guaranteed.
  • the minimum delivery rate at minimum delivery pressure is determined by the opening pressure of the intake valves 30 of the high pressure pump 16 and the resulting amount of fuel flowing out of the bypass connection 40.
  • the maximum delivery rate or delivery rate at maximum delivery pressure is determined by the required filling pressure of the high-pressure pump
  • FIG. 5 an alternative embodiment of the invention is shown in which the cross section of the throttle 42 can be varied by a mechanical or electrical actuator 44.
  • This actuator 44 may control the cross section of the throttle 42 depending on the pressure or the temperature in the bypass connection 40 or in the inlet of the throttle 42. This allows for a variation of
  • Flow rate of the fuel through the bypass connection 40 depending on the pressure or the temperature of the fuel. If an electrically controlled actuator 44 is provided, then this can be controlled by software in the electrical control device 46.
  • the feed pump 10 Since at low fuel temperatures often a large minimum flow rate, flow rate per unit time, the feed pump 10 must be adjusted, it is advantageous if the maximum cross section of the throttle 42 is open at low fuel temperatures. In order to prevent this high fuel return from occurring even at high fuel delivery rates or at full delivery of the high pressure pump 16, the cross section of the throttle 42 can be continuously reduced with increasing temperatures.
  • the actuator 44 may also have the cross-section of the throttle depending on the pressure in the inlet to the high-pressure pump 16 or depending on the pressure in the Bypassverbin- 40 or in the inlet to the throttle 42 vary. Again, at a low pressure, the maximum cross section of the throttle 42 should be open and be reduced with increasing pressures. Due to the reduced cross-section of the throttle 42 is at full promotion of
  • High-pressure pump 16 a high return amount of fuel through the bypass passage 40 avoided, so that the fuel delivery device can be designed more energy efficient and cheaper. But there can be other types of control of the cross section of the throttle
  • a cross-sectional reduction in stages or an increase in the cross-section with increasing pressure or with increasing temperature may be provided, e.g. a cross-sectional reduction in stages or an increase in the cross-section with increasing pressure or with increasing temperature.
  • a possible actuator 44 for temperature-dependent control of the throttle offers a wax element or bimetallic element.
  • FIG. 6a shows a vortex throttle by the use of which a reduction of the flow rate through the bypass connection 40 can be realized with increasing pressure.
  • a vortex throttle With a vortex throttle, the flow increases less with increasing pressure than with a standard throttle.
  • Figure 6b shows a diagram in which the flow above the applied pressure for a standard throttle (A) and a vortex throttle (B) are shown.
  • A standard throttle
  • B vortex throttle
  • the possibility of arranging at least two flow-limiting devices 42 in the bypass connection 40 as shown in FIG. 6 is parallel.
  • at least one throttle 42 can be varied by an additional mechanical or electrical actuator 44 with respect to its cross section depending on the pressure or the temperature. There are all previously mentioned variants for varying the throttle cross-section possible.
  • Another mechanical or electrical actuator 52 which is located in front of or behind at least one throttle 42, can be used to the Flow through the hydraulic line in which the throttle 42 is to interrupt. If it is an electrical actuator 52, it is controlled by the electrical control device 46.
  • the actuator 52 may open or close the hydraulic line depending on a measured in the inlet of the bypass connection 40 temperature or measured in the inlet of the bypass connection 40 pressure. It is advantageous to open the hydraulic line at low pressures or low temperatures and close otherwise, as this high flow at low temperatures and low pressures is possible. At high temperatures and high pressures, which correspond to a high flow rate of the high pressure pump 16, however, only a small amount of fuel flows through the bypass connection 40th

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Abstract

Die Kraftstofffördereinrichtung weist eine elektrisch angetriebene Förderpumpe (10) und wenigstens einer Hochdruckpumpe (16) mit wenigstens einem Pumpenelement (22) auf. Durch die Förderpumpe (10) wird Kraftstoff zur Saugseite der Hochdruckpumpe (16) gefördert und durch die Hochdruckpumpe (16) wird Kraftstoff in einen Hochdruckbereich (18) gefördert. Es ist eine elektrische Steuereinrichtung (46) vorgesehen, der über eine Sensoreinrichtung (44) ein Signal für den im Hochdruckbereich (18) herrschenden Druck zugeführt wird und durch die der elektrische Antrieb (14) der Förderpumpe (10) variabel angesteuert wird. Von der Verbindung (xx) zwischen der Förderpumpe (10) und der Saugseite der wenigstens einen Hochdruckpumpe (16) führt eine Bypassverbindung (40) zu einem Niederdruckbereich (12; 17) ab. In der Bypassverbindung (40) ist mindestens eine Drosselstelle (42) vorgesehen und durch die elektrische Steuereinrichtung (46) wird der elektrische Antrieb (14) der Förderpumpe (10) zur Einstellung eines vorgegebenen Drucks im Hochdruckbereich (18) variabel angesteuert.

Description

Beschreibung
Titel
Kraftstofffördereinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer
Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstofffördereinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.
Eine solche Kraftstofffördereinrichtung ist durch die EP 1 195 514 A2 bekannt. Diese Kraftstofffördereinrichtung weist eine elektrisch angetriebene Förderpumpe auf, durch die Kraftstoff zur Saugseite einer Hochdruckpumpe gefördert wird. Durch die Hochdruckpumpe wird Kraftstoff in einen Hochdruckbereich gefördert, aus dem zumindest mittelbar wenigstens ein Injektor der Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit Kraftstoff versorgt wird. Es ist eine elektrische Steuereinrichtung vorgesehen, die über eine Sensoreinrichtung ein Signal für den im Hochdruckbereich herrschenden Druck erhält. Durch die elektrische Steuereinrichtung wird der elektrische Antrieb der Förderpumpe variabel angesteuert, so dass die Förder- menge der Förderpumpe variabel ist. Zwischen der Förderpumpe und der Saugseite der Hochdruckpumpe führt eine Bypassverbindung zu einem Niederdruckbereich ab, der hier ein Antriebsbereich der Hochdruckpumpe ist. Zwischen der Förderpumpe und der Saugseite der Hochdruckpumpe ist eine Drosselstelle angeordnet. In der Verbindung zwischen der Förderpumpe und der Saugseite der Hochdruckpumpe ist eine Sensoreinrichtung angeordnet, durch die der elektrischen Steuereinrichtung ein Signal für den dort herrschenden Druck zugeführt wird. Durch die elektrische Steuereinrichtung wird der elektrische Antrieb der Förderpumpe derart angesteuert, dass sich in der Verbindung zwischen der Förderpumpe und der Saugseite der Hochdruckpumpe ein vorgegebener Druck einstellt. In Abhängigkeit von dem auf der Saugseite der Hochdruckpumpe herrschenden
Druck ist die von der Hochdruckpumpe geförderte Kraftstoffmenge veränderlich. Infolge der auf der Saugseite der Hochdruckpumpe angeordneten Drosselstelle ergibt sich jedoch eine nichtlineare Förderkennlinie der Hochdruckpumpe abhän- gig von dem auf der Saugseite herrschenden Druck. Hierdurch ist eine Regelung der von der Hochdruckpumpe geförderten Kraftstoffmenge erschwert. Bei der bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist außerdem eine mit der elektrischen Steuereinrichtung verbundene Sensoreinrichtung vorgesehen, durch die der Druck im Hochdruckbereich erfasst wird. Im Hochdruckbereich ist ein elektrisch betätigtes Druckregelventil angeordnet, das durch die elektrische Steuereinrichtung derart angesteuert wird, dass sich im Hochdruckbereich ein vorgegebener Druck einstellt. Insgesamt ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung daher aufwendig aufgebaut und die Regelung des im Hochdruckbereich herrschenden Drucks ist aufwendig, da hierzu mit der Förderpumpe und dem Druckregelventil zwei separate Steller vorhanden sind.
Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstofffördereinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass diese einfach aufgebaut ist und auch einen einfachen Aufbau der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ermöglicht. Die Förderpumpe wird dabei direkt zur Einstellung eines vorgegebenen Drucks im
Hochdruckbereich angesteuert, so dass kein weiterer Steller erforderlich ist.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstofffördereinrichtung angegeben. Da es un- ter Umständen schwierig ist die Fördermenge der Förderpumpe bis auf Null zu reduzieren ist es vorteilhaft wenn die Durchflussbegrenzungseinrichtung wie im Anspruch 2 angegeben dimensioniert ist, da dann die Förderpumpe kontinuierlich betrieben werden kann. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ist sichergestellt, dass die Fördermenge der Hochdruckpumpe bis auf Null reduziert werden kann auch wenn die Förderpumpe Kraftstoff fördert. Die Ausbildung gemäß Anspruch 5 ermöglicht eine besonders einfache Regelung der Fördermenge der Hochdruckpumpe.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Parallelschaltung zweier Durchflussbe- grenzungseinheiten in der Bypassverbindung, da durch die Kombination eine breitere Variation der Durchflussmenge abhängig vom Druck in der Bypassver- bindung möglich ist. Dieser Vorteil kann durch ein zusätzliches Stellglied, welches die Durchflussbegrenzungseinrichtung abhängig vom Druck oder von der Temperatur im Zulauf der Durchflussbegrenzungseinrichtung oder im Zulauf der Hochdruckpumpe ab- oder zugeschaltet, verstärkt werden.
Vorteilhaft ist, dass der Querschnitt der Drossel durch ein Stellglied abhängig vom Druck oder von der Temperatur im Zulauf der Durchflussbegrenzungseinrichtung verändert werden kann, da die Drossel nicht an eine feste Durchflusskennlinie gebunden ist, sondern dass die Durchflusskennlinie der Drossel durch Variation des Querschnittes je nach Betriebssituation der Kraftstofffördereinrichtung ange- passt werden kann.
Besonders vorteilhaft ist ein großer Querschnitt der Drossel bei tiefen Temperatu- ren oder niedrigen Druck im Zulauf der Drossel, und ein reduzierter Querschnitt bei steigender Temperatur oder steigenden Druck, da durch diese Maßnahmen bei Volllast der Hochdruckpumpe ein geringerer Rückfluss durch die Bypassver- bindung stattfindet, so dass die Förderpumpe energieeffizienter betrieben werden kann.
Einen weiteren Vorteil bietet die Benutzung eines Wachselementes, da mit einem einfachen Bauteil die Umsetzung der temperaturabhängigen Regelung des Querschnittes realisiert wird. Vorteilhaft ist der Einsatz einer Wirbeldrossel, da ohne zusätzliches Stellglied eine druckabhängige Regelung der Durchflussmenge um- gesetzt werden kann.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine in schemati- scher Darstellung, Figur 2 eine Kennlinie einer Förderpumpe der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, Figur 3 eine Kennlinie einer Bypassverbindung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, Figur 4 eine Kennlinie einer Hochdruckpumpe der Kraftstoffeinspritzeinrichtung,
Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung, Figur 6a) ein schematische Darstellung einer Wirbeldrossel und Figur 6b) eine
Kennlinie einer Wirbeldrossel und
Figur 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Figur 1 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine dargestellt, die eine Kraftstofffördereinrichtung aufweist. Die Kraftstofffördereinrichtung weist eine Förderpumpe 10 auf, die Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter 12 ansaugt. Die Förderpumpe 10 weist einen elektrischen Antrieb 14 auf, der mit veränderlicher Leistung und damit variabler Drehzahl betrieben werden kann, so dass die Fördermenge und der erzeugte Förderdruck variabel ist. Durch die Förderpumpe 10 wird Kraftstoff zur Saugseite wenigstens einer Hochdruckpumpe 16 gefördert, die ebenfalls Bestandteil der Kraftstofffördereinrichtung ist. Durch die wenigstens eine Hochdruckpumpe 16 wird Kraftstoff in einen Hochdruckbereich 18 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gefördert, der beispielsweise einen Hochdruckspeicher umfasst. Aus dem Hochdruckbereich 18 werden ein oder mehrere Injektoren 20 mit Kraftstoff versorgt, wobei jedem Zylinder der Brennkraftmaschi- ne ein Injektor 20 zugeordnet ist.
Die Förderpumpe 10 kann beispielsweise als Strömungspumpe, Zahnradpumpe, Innenzahnradpumpe, Flügelzellenpumpe oder Rollenzellenpumpe aufgebildet sein. Die Förderpumpe 10 kann an der Hochdruckpumpe 16 angeordnet, in die- se integriert sein oder entfernt von der Hochdruckpumpe 16 angeordnet sein, beispielsweise im Vorratsbehälter 12 oder in einer hydraulischen Leitung zwischen dem Vorratsbehälter 12 und der Hochdruckpumpe 16. Die Hochdruckpumpe 16 weist wenigstens ein Pumpenelement 22 auf, das wiederum einen in einer Zylinderbohrung 24 dicht geführten Pumpenkolben 26 aufweist, der in einer Hub- bewegung angetrieben wird. Die Hochdruckpumpe 16 kann eine eigene Antriebswelle 17 aufweisen, durch die über einen Nocken oder Exzenter die Hubbewegung des Pumpenkolbens 26 bewirkt wird. Die Antriebswelle 17 der Hochdruckpumpe 16 wird mechanisch, beispielsweise über ein Getriebe oder einen Riementrieb von der Brennkraftmaschine angetrieben, so dass die Drehzahl der Hochdruckpumpe 16 proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine ist. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Hochdruckpumpe 16 keine eigene Antriebswelle aufweist und die Hubbewegung des Pumpenkolbens 26 durch einen Exzenter oder Nocken einer Welle der Brennkraftmaschine bewirkt wird, beispielsweise der Nocken- oder Kurbelwelle der Brennkraftmaschine. Dabei kön- nen auch mehrere Hochdruckpumpen 16 vorgesehen sein, die jeweils ein Pumpenelement 22 aufweisen, dessen Pumpenkolben 26 durch die Welle der Brennkraftmaschine bewegt wird. Durch den Pumpenkolben 26 jedes Pumpenelements 22 wird in dessen Zylinderbohrung 24 ein Pumpenarbeitsraum 28 begrenzt, der beim Saughub des Pumpenkolbens 26 mit Kraftstoff befüllt wird und aus dem beim Förderhub des Pumpenkolbens 26 Kraftstoff in den Hochdruckbereich 18 verdrängt wird. Jedes Pumpenelement 22 weist ein Einlassventil 30 in Form eines federbelasteten Rückschlagventils auf, das beim Saughub des Pumpenkolbens 26 öffnet, so dass von der Förderpumpe 10 geförderter Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum 28 gelangt. Jedes Pumpenelement 22 weist außerdem ein Auslassventil 32 in Form eines federbelasteten Rückschlagventils auf, das beim
Förderhub des Pumpenkolbens 26 öffnet, so dass Kraftstoff in den Hochdruckbereich 18 verdrängt werden kann.
Die Förderpumpe 10 kann entfernt von der wenigstens einen Hochdruckpumpe 16 angeordnet sein, beispielsweise auch im Vorratsbehälter 12. Die Förderpumpe
10 ist dabei über eine hydraulische Leitung 36 mit der Saugseite der wenigstens einen Hochdruckpumpe 16 verbunden. In der Leitung 36 kann ein Kraftstofffilter 38 angeordnet sein, um zu verhindern, dass Schmutzpartikel in die Hochdruckpumpe 16 und in den Hochdruckbereich 18 gelangen. Von der Leitung 36 zweigt stromabwärts nach dem Kraftstofffilter 38 eine Bypassverbindung 40 ab, die zu einem Niederdruckbereich führt. In der Bypassverbindung 40 ist eine Durchfluss- begrenzungseinrichtung in Form einer Drosselstelle 42 vorgesehen, durch die die über die Bypassverbindung 40 abströmende Kraftstoffmenge der von der Förderpumpe 10 geförderten Kraftstoffmenge begrenzt wird. In der Bypassverbindung 40 kann zusätzlich zur Durchflussbegrenzungseinrichtung 42 auch noch ein
Überdruckventil angeordnet sein, das die Bypassverbindung 40 erst bei Überschreiten eines vorgegebenen Drucks öffnet. Der Niederdruckbereich, in den die Bypassverbindung 40 mündet, kann beispielsweise ein Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 16 mit deren Antriebswelle 17 sein. Dies ist insbesondere vor- teilhaft, wenn die Hochdruckpumpe 16 eine eigene Antriebswelle 17 aufweist und eine Schmierung und/oder Kühlung des Antriebsbereichs durch Kraftstoff erfolgt. Die Drosselstelle 42 kann in der Bypassverbindung 40 beispielsweise im Bereich des Eintritts in den Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 16 angeordnet sein. Alternativ kann der Niederdruckbereich, in den die Bypassverbindung 40 mündet, auch ein Rücklauf zum Vorratsbehälter 12 sein. Dies kann insbesondere vorgesehen sein, wenn die wenigstens eine Hochdruckpumpe 16 keine eigene Antriebswelle aufweist und eine Schmierung des Antriebsbereichs der Hochdruckpumpe 16 durch Schmieröl der Brennkraftmaschine erfolgt. Im Hochdruckbereich 18 ist eine Sensoreinrichtung 44 vorgesehen, durch die der im Hochdruckbereich 18 herrschende Druck erfasst wird. Die Sensoreinrichtung 44 ist mit einer elektrischen Steuereinrichtung 46 verbunden, der somit ein Signal für den im Hochdruckbereich 18 herrschenden Druck zugeführt wird. Durch die elektrische Steuereinrichtung 46 wird der elektrische Antrieb 14 der Förderpumpe 10 mit veränderlicher Leistung und damit variabler Drehzahl angesteuert, derart, dass sich im Hochdruckbereich 18 ein vorgegebener Druck einstellt. Der im Hochdruckbereich 18 erforderliche Druck kann abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine unterschiedlich hoch sein. Durch die elektrische Steuereinrichtung 46 wird auch die Kraftstoffeinspritzung durch die Injektoren 20 ge- steuert, beispielsweise hinsichtlich Einspritzzeitpunkt und Einspritzmenge.
In Figur 2 ist eine Kennlinie für die Fördercharakteristik der Förderpumpe 10 dargestellt. Dabei ist in Figur 2 der Förderstrom, das bedeutet Fördermenge pro Zeiteinheit, der Förderpumpe 10 über dem Förderdruck der Förderpumpe 10 auf- getragen. Die Kennlinie weist einen zumindest annähernd linearen Verlauf auf, das heißt, dass der Förderstrom und damit die Fördermenge der Förderpumpe 10 linear mit dem Förderdruck zunimmt. Dies bedeutet, dass mit zunehmender An- steuerungsleistung und damit Drehzahl des elektrischen Antriebs 14 der Förderpumpe 10 die von dieser geförderte Förderstrom bzw. Kraftstoffmenge und der von dieser auf der Saugseite der Hochdruckpumpe 16 erzeugte Förderdruck zumindest annähernd linear zunimmt. Um einen stabilen Betrieb der Förderpumpe 10 zu gewährleisten ist es meistens erforderlich, dass diese mit einer bestimmten Mindestansteuerungsleistung und damit Mindestdrehzahl betrieben wird, so dass Förderstrom bzw. Fördermenge sowie der Förderdruck nicht auf Null zurückge- fahren werden können. Vorzugsweise wird die Förderpumpe 10 daher mit einer bestimmten Mindestleistung angesteuert und mit einer Mindestdrehzahl betrieben, wobei sich eine Mindestfördermenge bzw. ein Mindestförderstrom QO sowie ein Mindestförderdruck pθ einstellen. Der Mindestförderdruck pθ kann beispielsweise etwa 2 bar absolut oder größer sein. Mindestförderdruck pθ und Mindestförder- menge bzw. Mindestförderstrom werden vorzugsweise möglichst gering gewählt, um die Belastung der Förderpumpe 10 und den Energiebedarf gering zu halten.
In Figur 3 ist eine Kennlinie für die Durchflusscharakteristik der Bypassverbindung 40 mit der Drosselstelle 42 dargestellt. Dabei ist in Figur 3 der Durchflussstrom, das bedeutet Durchflussmenge pro Zeiteinheit, durch die Bypassverbindung 40 mit der Drosselstelle 42 über dem Förderdruck der Förderpumpe 10, also dem auf der Saugseite der Hochdruckpumpe 16 herrschenden Druck, aufgetragen. Die Kennlinie weist einen degressiven Verlauf auf, das heißt, dass die Steigerung des Durchflussstroms bzw. der Durchflussrmenge durch die Bypassverbindung 40 mit zunehmendem Förderdruck der Förderpumpe 10 geringer wird. Dies bedeutet, dass mit zunehmendem von der Förderpumpe auf der Saugseite der Hochdruckpumpe 16 erzeugtem Förderdruck der Durchflussstrom bzw. die Durchflussmenge durch die Bypassverbindung weniger stark zunimmt. Der Öffnungsdruck des oder der Einlassventile 30 der Hochdruckpumpe 16 ist so hoch, dass diese bei dem Mindestförderdruck pθ auf der Saugseite der Hochdruckpumpe 16 zumindest im Wesentlichen geschlossen sind. Somit fördert die Hochdruckpumpe 16 bei dem von der Förderpumpe 10 erzeugten Mindestförderdruck pθ auf deren Saugseite zumindest im Wesentlichen keinen Kraftstoff in den Hochdruckbereich 18. Der gesamte Mindestförderstrom QO der Förderpumpe 10 strömt somit durch die Bypassverbindung 40 mit der Drosselstelle 42 in den Niederdruckbereich ab. Die Drosselstelle 42 in der Bypassverbindung 40 ist so dimensioniert, dass der gesamte Mindestförderstrom QO der Förderpumpe 10 durch diese abströmen kann ohne dass der Druck auf der Saugseite der wenigs- tens einen Hochdruckpumpe 16 über den Mindestförderdruck pθ ansteigt und das oder die Einlassventile 30 der Hochdruckpumpe 16 öffnen würden. Ein weiteres Auslegungskriterium der Drosselstelle 42 kann es sein eine ausreichende Schmier- und/oder Kühlmenge für den Antriebsbereich der wenigstens einen Hochdruckpumpe 16 sicherzustellen. Erst wenn der Förderdruck auf der Saugsei- te der wenigstens einen Hochdruckpumpe 16 über den Mindestförderdruck pθ und den Öffnungsdruck des oder der Einlassventile 30 ansteigt öffnen diese und es erfolgt eine Kraftstoffförderung durch die Hochdruckpumpe 16 in den Hochdruckbereich 18. Der Öffnungsdruck des oder der Einlassventile 30 der wenigstens einen Hochdruckpumpe 16 kann beispielsweise etwa 2 bar absolut oder größer betragen.
In Figur 4 ist eine Kennlinie für die Fördercharakteristik der wenigstens einen Hochdruckpumpe 16 dargestellt. Dabei ist in Figur 4 der Förderstrom, das bedeutet Fördermenge pro Zeiteinheit, der Hochdruckpumpe 16 über dem Förderdruck der Förderpumpe 10, also dem auf der Saugseite des Hochdruckpumpe 16 herrschenden Druck, aufgetragen. Wie bereits vorstehend erläutert erfolgt eine Kraftstoffförderung durch die Hochdruckpumpe 16 erst wenn der Druck auf deren Saugseite höher ist als der Mindestförderdruck pθ, der beispielsweise etwa 2 bar absolut betragen kann. Die Kennlinie weist ab dem Mindestförderdruck pθ einen stetig monotonen Verlauf, vorzugsweise einen zumindest annähernd linearen
Verlauf auf, das heißt, dass der Förderstrom und damit die Fördermenge der Hochdruckpumpe 16 zumindest annähernd linear mit dem von der Förderpumpe 10 erzeugten Förderdruck, also dem auf der Saugseite der Hochdruckpumpe 16 herrschenden Druck, zunimmt. Das oder die Einlassventile 30 der wenigstens einen Hochdruckpumpe besitzt eine Auslegung, die über steigenden Druck auf der Saugseite der Hochdruckpumpe 16 oberhalb des Öffnungsdrucks eine stetig zunehmende Füllung des Pumpenarbeitsraums 28 des oder der Pumpenelemente 22 der Hochdruckpumpe 16 gewährleistet. Die Zunahme des von den Einlassventilen 30 freigegebenen Strömungsquerschnitts in Abhängigkeit des Drucks auf der Saugseite der Hochdruckpumpe 16 ist dabei so zu wählen, dass die maxima- Ie Fördermengenanforderung der Hochdruckpumpe 16 bei üblichen maximalen Förderdrücken gebräuchlicher Förderpumpen erreicht wird, die beispielsweise bis etwa 5 bar absolut betragen können. Durch eine Variation der elektrischen Ansteuerung des Antriebs 14 der Förderpumpe 10 mittels der elektrischen Steuer- einrichtung 46 wird eine exakt einstellbare Fördermenge der Hochdruckpumpe 16 in den Hochdruckbereich 18 über den gesamten erforderlichen Fördermengenbereich ermöglicht. Die resultierende Fördermengenvariation der Hochdruckpumpe 16 ist über der elektrischen Ansteuervariation des elektrischen Antriebs 14 der Förderpumpe 10 mittels der elektrischen Steuereinrichtung 46 im Verhalten stetig und monoton und damit als Stellgröße für eine Regelung des im Hochdruckbereich 18 herrschenden Drucks geeignet.
Die Leitung 36, über die die Förderpumpe 10 mit der Saugseite der wenigstens einen Hochdruckpumpe 16 verbunden ist, weist vorzugsweise eine hohe hydrau- lische Steifigkeit auf. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Regelung des Drucks im Hochdruckbereich 18 mittels variabler Ansteuerung des Antriebs 14 der Förderpumpe 10 nicht durch Elastizitäten der Leitung 36 beeinflusst wird. Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, den Abschnitt 36a der Leitung 36 zwischen der Förderpumpe 10 und dem Kraftstofffilter 38 mit großer hydraulischer Steifigkeit auszuführen und den Abschnitt 36b der Leitung 36 zwischen dem Kraftstofffilter
38 und der Saugseite der wenigstens einen Hochdruckpumpe 16 mit geringerer hydraulischer Steifigkeit auszuführen. Hierdurch kann die Ausbreitung von durch die wenigstens eine Hochdruckpumpe 16 erzeugten Druckschwankungen gedämpft werden.
Die Auslegung und Abstimmung der Einlassventile 30 der Hochdruckpumpe 16, der Bypassverbindung 40 mit der Drosselstelle 42 und der Förderpumpe 10 erfolgt nach folgenden Kriterien. Der Öffnungsdruck der Einlassventile 30 erfordert ein Mindestdruckniveau auf der Saugseite der Hochdruckpumpe 16 um folgendes sicherzustellen. Bei einem definierten Mindestdruck pθ auf der Saugseite (relativem Überdruck zur Umgebung), der gleichzeitig dem minimalen Förderdruck der Förderpumpe 10 entspricht, muss sich die Fördermenge der Hochdruckpumpe 16 auf ein gefordertes Mindestmaß reduzieren lassen, vorzugsweise auch vollständig abstellen lassen, für eine sogenannte Nullförderung. Bei diesem definierten Mindestdruck pθ (verbleibender relativer Überdruck) resultiert eine von der Aus- legung der Bypassverbindung 40 mit der Drosselstelle 42 abhängige Mindestför- dermenge der Förderpumpe 10, die bei Bedarf wie vorstehend erläutert als Schmier- und/oder Kühlmenge für den Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 16 verwendet werden kann.
Der Mindestdruck pθ auf der Saugseite der Hochdruckpumpe 16 ist über die Höhe des Öffnungsdrucks der Einlassventile 30 der Hochdruckpumpe 16 so hoch zu wählen, dass die Kraftstofffördereinrichtung einerseits ausreichend robust ist, beispielsweise gegenüber Toleranzen von Leitungsdruckabfällen und gegenüber Umgebungsdruckschwankungen, und andererseits keine unnötig hohen Förderleistungsanforderungen an die Förderpumpe 10 resultieren. Als Beispiel kann der Öffnungsdruck der Einlassventile im Bereich von etwa 2 bar absolut gewählt werden, so dass ein Förderdruckbereich der Förderpumpe 10 von größer etwa 1 bar relativ resultiert. Die Einlassventile 30 der Hochdruckpumpe 16 sind so ausgelegt, dass diese mit steigendem Druck auf der Saugseite der Hochdruckpumpe 16 oberhalb des Öffnungsdrucks eine stetig zunehmende Füllung der Hochdruckpumpe 16 gewährleisten. Die Zunahme des freigegebenen Strömungsquerschnitts der Einlassventile 30 über der Druckdifferenz, zwischen dem Druck auf der Saugseite der Hochdruckpumpe 16 und dem Druck im Pumpenarbeitsraum 28, ist dabei so ausgelegt, dass die maximale Fördermengenanforderung der
Hochdruckpumpe 16 bei üblichen Förderdrücken von gebräuchlichen kostengünstigen Förderpumpen 10 mit elektrischem Antrieb 14 erreicht wird. Der maximale Förderdruck kann dabei etwa 4 bar relativ bzw. 5 bar absolut betragen. Durch die Bypassverbindung 40 mit der Drosselstelle 42 wird eine große Fördermengenvariation der Hochdruckpumpe 16 über eine begrenzte Variation des von der Förderpumpe 10 erzeugten Drucks auf der Saugseite der Hochdruckpumpe 16 erreicht. Die Variation der durch die Bypassverbindung 40 abströmenden Kraftstoffmenge wird durch die Drosselstelle 42 bestimmt und ist begrenzt. Die Auslegung der Drosselstelle 42 in der Bypassverbindung 40 erfolgt derart, dass die durch die Bypassverbindung 40 abströmende Kraftstoffmenge einerseits möglichst gering ist, andererseits jedoch groß genug ist, um eine ausreichende Schmierung und/oder Kühlung des Antriebsbereichs der Hochdruckpumpe 16 sicherzustellen und auch die eventuell erforderliche Mindestfördermenge der För- derpumpe 10 nicht unterschritten wird. Die Förderpumpe 10 und deren elektrische Antrieb 14 sind derart ausgelegt, dass ein stabiler Betrieb über den gesamten Arbeitsbereich, das heißt von minimaler Fördermenge bzw. Förderstrom und Förderdruck bis zur maximalen Fördermen- ge bzw. Förderstrom und Förderdruck gewährleistet ist. Die minimale Fördermenge bzw. Förderstrom bei minimalem Förderdruck ist festgelegt durch den Öffnungsdruck der Einlassventile 30 der Hochdruckpumpe 16 und die daraus resultierende Kraftstoffmenge bzw. Kraftstoffstrom, der durch die Bypassverbindung 40 abströmt. Die maximale Fördermenge bzw. Förderstrom bei maximalem För- derdruck ist festgelegt durch den erforderlichen Fülldruck der Hochdruckpumpe
16 für die Nennleistung der Brennkraftmaschine zuzüglich eventueller Leitungsund Filterdruckabfälle bei maximaler Fördermengenanforderung im Hochdruckbereich 18 zuzüglich der durch die Bypassverbindung 40 abströmenden Kraftstoffmenge.
In Figur 5 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem der Querschnitt der Drossel 42 durch ein mechanisches oder elektrisches Stellglied 44 variiert werden kann. Dieses Stellglied 44 kann den Querschnitt der Drossel 42 abhängig vom Druck oder der Temperatur in der Bypassverbindung 40 oder im Zulauf der Drossel 42 steuern. Dies ermöglicht eine Variation der
Durchflussmenge des Kraftstoffes durch die Bypassverbindung 40 abhängig vom Druck oder der Temperatur des Kraftstoffes. Ist ein elektrisch gesteuertes Stellglied 44 vorgesehen, so kann dieses über eine Software in der elektrischen Steuereinrichtung 46 geregelt werden.
Da bei niedrigen Kraftstofftemperaturen oft ein großer Mindestförderstrom, Fördermenge pro Zeiteinheit, der Förderpumpe 10 eingestellt werden muss, ist es von Vorteil, wenn der maximale Querschnitt der Drossel 42 bei niedrigen Kraftstofftemperaturen geöffnet ist. Um zu verhindern, dass dieser hohe Kraftstoff rück- lauf auch bei hohen Kraftstofffördermengen oder bei Vollförderung der Hochdruckpumpe 16 auftritt, kann der Querschnitt der Drossel 42 bei steigenden Temperaturen kontinuierlich reduziert werden.
Das Stellglied 44 kann den Querschnitt der Drossel auch abhängig vom Druck im Zulauf zur Hochdruckpumpe 16 oder abhängig vom Druck in der Bypassverbin- dung 40 bzw. im Zulauf zur Drossel 42 variieren. Auch hier sollte bei einem niedrigen Druck der maximale Querschnitt der Drossel 42 geöffnet sein und bei steigenden Drücken reduziert werden. Durch den verringerten Querschnitt der Drossel 42 wird bei Vollförderung der
Hochdruckpumpe 16 eine hohe Rücklaufmenge des Kraftstoffes durch die By- passverbindung 40 vermieden, so dass die Kraftstofffördereinrichtung energieeffizienter und kostengünstiger ausgelegt werden kann. Es können aber auch andere Arten der Steuerung des Querschnitts der Drossel
42 vorgesehen werden, wie z.B. eine Querschnittsreduzierung in Stufen oder eine Vergrößerung des Querschnittes bei steigendem Druck oder bei steigender Temperatur. Als mögliches Stellglied 44 zur temperaturabhängigen Steuerung der Drossel bietet sich ein Wachselement oder Bimetallelement an.
Figur 6a zeigt eine Wirbeldrossel durch deren Einsatz sich eine Reduzierung der Durchflussmenge durch die Bypassverbindung 40 bei steigendem Druck realisie- ren lässt. Bei einer Wirbeldrossel steigt der Durchfluss bei steigenden Druck geringer an als bei einer Standarddrossel. Figur 6b zeigt ein Diagramm, in dem der Förderstrom über dem anliegendem Druck für eine Standarddrossel (A) und eine Wirbeldrossel (B) dargestellt sind. Des Weiteren bietet sich die Möglichkeit anstelle von einer Durchflussbegren- zungseinrichtung 42 mindestens zwei Durchflussbegrenzungseinrichtungen 42 in der Bypassverbindung 40 wie in Fig. 6 dargestellt parallel anzuordnen. Wie in den vorherigen Abschnitten beschrieben, kann dabei mindestens eine Drossel 42 durch ein zusätzliches mechanisches oder elektrisches Stellglied 44 bezüglich ih- res Querschnittes abhängig vom Druck oder der Temperatur variiert werden. Es sind alle bisher genannten Varianten zur Variation des Drosselquerschnittes möglich.
Ein weiteres mechanisches oder elektrisches Stellglied 52, welches sich vor oder hinter mindestens einer Drossel 42 befindet, kann dazu genutzt werden, um den Durchfluss durch die hydraulische Leitung, in der sich die Drossel 42 befindet, zu unterbrechen. Handelt es sich um ein elektrisches Stellglied 52 wird es über die elektrische Steuereinrichtung 46 geregelt. Das Stellglied 52 kann abhängig von einer im Zulauf der Bypassverbindung 40 gemessenen Temperatur oder einem im Zulauf der Bypassverbindung 40 gemessenen Druck die hydraulische Leitung öffnen oder schließen. Vorteilhaft ist es die hydraulische Leitung bei niedrigen Drücken oder niedrigen Temperaturen zu öffnen und ansonsten zu schließen, da dadurch ein hoher Durchfluss bei niedrigen Temperaturen und niedrigen Drücken möglich ist. Bei hohen Temperaturen und hohen Drücken, die mit einer hohen Förderleistung der Hochdruckpumpe 16 korrespondieren, fließt dagegen nur eine geringe Kraftstoffmenge durch die Bypassverbindung 40.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstofffördereinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brenn- kraftmaschine mit einer elektrisch angetriebenen Förderpumpe (10) und mit wenigstens einer Hochdruckpumpe (16) mit wenigstens einem Pumpenelement (22), wobei durch die Förderpumpe (10) Kraftstoff zur Saugseite der Hochdruckpumpe (16) gefördert wird und durch die Hochdruckpumpe (16) Kraftstoff in einen Hochdruckbereich (18) gefördert wird, mit einer elektrischen Steuereinrichtung (46), der über eine Sensoreinrichtung (44) ein Signal für den im Hochdruckbereich (18) herrschenden Druck zugeführt wird und durch die der elektrische Antrieb (14) der Förderpumpe (10) variabel angesteuert wird, wobei von der Verbindung (36) zwischen der Förderpumpe (10) und der Saugseite der wenigstens einen Hochdruckpumpe (16) eine Bypassverbin- dung (40) zu einem Niederdruckbereich (12;17) abführt, dadurch gekenn- zeichnet, dass in der Bypassverbindung (40) mindestens eine Durchflussbe- grenzungseinrichtung (42) vorgesehen ist und dass durch die elektrische Steuereinrichtung (46) der elektrische Antrieb (14) der Förderpumpe (10) zur Einstellung eines vorgegebenen Drucks im Hochdruckbereich (18) variabel angesteuert wird.
2. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Durchflussbegrenzungseinrichtung (42) in der Bypassverbindung (40) so dimensioniert ist, dass die für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Förderpumpe (10) erforderliche Mindestfördermenge der Förder- pumpe (10) durch die Bypassverbindung (40) abströmen kann, ohne dass die wenigstens eine Hochdruckpumpe (16) Kraftstoff fördert.
3. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Hochdruckpumpe (16) saugseitig für jedes Pumpenele- ment (22) ein federbelastetes Einlassventil (30) aufweist, und dass das Ein- lassventil (30) erst bei einem höheren Druck auf der Saugseite der wenigstens einen Hochdruckpumpe (16) öffnet als bei dem Druck, der sich bei Förderung der Mindestfördermenge der Förderpumpe (30) auf der Saugseite der wenigstens einen Hochdruckpumpe (16) einstellt.
4. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (30) bei einem Absolutdruck auf der Saugseite der wenigstens Hochdruckpumpe (16) von mindestens etwa 2 bar oder höher öffnet.
5. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (10) und das Einlassventil (30) derart aufeinander abgestimmt sind, dass sich bei über dem Öffnungsdruck des Einlassventils (30) liegendem Druck auf der Saugseite der wenigstens einen Hochdruckpumpe (16) bei monoton stetiger Änderung des Drucks auf der Saugseite der we- nigstens einen Hochdruckpumpe (16) eine monoton stetige Änderung der
Fördermenge der wenigstens einen Hochdruckpumpe (16) ergibt.
6. Kraftstofffördereinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (10) entfernt von der wenigstens ei- nen Hochdruckpumpe (16) angeordnet ist und mit der Saugseite der wenigstens einen Hochdruckpumpe (16) über eine Leitung (36) mit hoher hydraulischer Steifigkeit verbunden ist.
7. Kraftstofffördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Förderpumpe (10) entfernt von der wenigstens einen
Hochdruckpumpe (16) angeordnet ist, dass in der Verbindung zwischen der Förderpumpe (10) und der Saugseite der wenigstens einen Hochdruckpumpe (16) ein Kraftstofffilter (38) angeordnet ist, dass die Verbindung zwischen der Förderpumpe (10) und dem Kraftstofffilter (38) eine Leitung (36a) mit hoher hydraulischer Steifigkeit umfasst und dass die Verbindung zwischen dem
Kraftstofffilter (38) und der Saugseite der wenigstens einen Hochdruckpumpe (16) eine Leitung (36b) mit geringer hydraulischer Steifigkeit umfasst.
8. Kraftstofffördereinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassverbindung (40) zu einem Antriebsbereich (17) der wenigstens einen Hochdruckpumpe (16) führt.
9. Kraftstofffördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassverbindung (40) zu einem Kraftstoffvorratsbehälter (12) führt.
10. Kraftstofffördereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassverbindung (40) mindestens zwei Durch- flussbegrenzungseinrichtungen (42) aufweist, die parallel zueinander angeordnet sind.
11. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzliches Stellglied (52) die Durchflussbegrenzungseinrichtung (42) abhängig vom Druck oder von der Temperatur im Zulauf der Durchflussbe- grenzungseinrichtung (42) ab- oder zugeschaltet.
12. Kraftstofffördereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussbegrenzungseinrichtung (42) als Drosselstelle (42) ausgebildet ist.
13. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Drossel (42) durch ein mechanisches oder elektrisches Stellglied (44) abhängig vom Druck oder von der Temperatur im Zulauf der
Drossel (42) oder der Hochdruckpumpe (16) verändert wird.
14. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei hoher Temperatur ein kleinerer Querschnitt der Drossel (42) geöffnet ist als bei niedrigerer Temperatur.
15. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Drossel (42) bei steigender Temperatur kontinuierlich reduziert wird.
16. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei hohem Druck ein kleinerer Querschnitt der Drossel (42) geöffnet ist als bei niedrigem Druck.
17. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Drossel (42) bei steigender Temperatur kontinuierlich reduziert wird.
18. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeich- net, dass ein Wachselement den Querschnitt der Drossel (42) steuert.
19. Kraftstofffördereinrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Durchflussbegrenzungseinrichtung (42) eine Wirbeldrossel (50) ist.
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