EP2622204A1 - Fuel injection system - Google Patents

Fuel injection system

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Publication number
EP2622204A1
EP2622204A1 EP11754353.8A EP11754353A EP2622204A1 EP 2622204 A1 EP2622204 A1 EP 2622204A1 EP 11754353 A EP11754353 A EP 11754353A EP 2622204 A1 EP2622204 A1 EP 2622204A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
pressure
pump
injection system
fuel injection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11754353.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Langenbach
Joerg Morlok
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F02M59/447—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston means specially adapted to limit fuel delivery or to supply excess of fuel temporarily, e.g. for starting of the engine
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M37/0011—Constructional details; Manufacturing or assembly of elements of fuel systems; Materials therefor
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    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
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    • F02M63/0056—Throttling valves, e.g. having variable opening positions throttling the flow
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    • 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
    • F02M63/023—Means for varying pressure in common rails

Definitions

  • Fuel injection system The present invention relates to a fuel injection system for an internal combustion engine, in particular a common rail injection system, according to the preamble of claim 1.
  • high-pressure injection systems eg.
  • common rail systems which have a high-pressure pump for providing fuel under high pressure to a fuel storage, wherein a mechanical or electric prefeed pump promotes the fuel from a fuel tank to the high-pressure pump.
  • different conveying pump concepts are used for conveying fuel to the high-pressure pump, for example, inside or outside conveying gear pumps and vane pumps.
  • the different fuel delivery pumps used have by the pump geometry fixed predetermined delivery volumes, which are still limited, for example, by suction side mounted chokes in the maximum amount.
  • DE 2005 052 636 A1 discloses a fuel system which comprises a feed pump which delivers fuel from a fuel tank. From the feed pump, the fuel passes via a metering unit to a high-pressure pump which compresses the fuel and supplies it to a high-pressure accumulator. To the high-pressure accumulator several fuel injectors are connected. The pressure in the high-pressure accumulator is set, inter alia, by means of a pressure control valve (shut-off valve). The fuel discharged from the high pressure accumulator is returned to a fuel tank.
  • a pressure control valve shut-off valve
  • a fuel injection system for an internal combustion engine, in particular a common rail injection system, which has a mechanical fuel pump which supplies a high pressure pump via a low pressure line with fuel, the high pressure pump with high pressure fuel supplied via a high pressure line to a high pressure accumulator, wherein the flow rate of Fuel pump is controlled by a pressure control.
  • a mechanical fuel pump which supplies a high pressure pump via a low pressure line with fuel
  • the high pressure pump with high pressure fuel supplied via a high pressure line to a high pressure accumulator
  • the flow rate of Fuel pump is controlled by a pressure control.
  • a winning guesser- direction is provided, which is integrated in the fuel pump.
  • a delivery amount limiting device is provided upstream or downstream of the fuel delivery pump.
  • the pressure control is carried out via a high pressure relief.
  • the pressure control can also be done via a low pressure control.
  • a pressure control valve is provided on the high-pressure accumulator, wherein a Abêtmengeabhfitge pressure regulator is dammed at a throttle, wherein a Abêtmengenabhfiti- ger pressure increase acts on an effective surface, which counteracts a return spring, and wherein the effective surface on the winningmengenverstell responded the fuel pump or the flow rate limiting device acts.
  • a damping device is arranged parallel to the return spring.
  • the damping device can serve to advantageously adapt the dynamics of the structure to the requirements.
  • a metering unit is provided for metering an amount of fuel to the high-pressure pump.
  • the fuel delivery pump is adjustable, in particular a vane pump, gerotor pump or piston or diaphragm pump, or is a non-adjustable fuel delivery pump.
  • a vane pump since there the flow rate by displacement or rotation of the outer ring to reduce the eccentricity and thus to reduce the flow rate is very easy to represent. If, however, for example, a gerotor pump is used, in which the direction of the eccentricity of the outer red is rotated, here also reduces the displaced volume.
  • a non-adjustable fuel delivery pump this may be, for example, an externally conveying gear pump, a non-adjustable gerotor and vane pump, etc., whose flow rate is limited by an adjustable upstream throttle device.
  • the implementation of this embodiment is very simple and inexpensive.
  • a downstream valve to return the excess fuel with the lowest possible pressure level to the suction side of the pump. The actual adjustment of the delivery rate of the fuel delivery pump or the downstream feedback is made in each case by the pressure control according to the invention.
  • Fig. 1 is a fuel injection system according to the prior art
  • FIG. 2 shows a fuel injection system according to an embodiment
  • FIGS. 4A-4D each schematically illustrate a portion of a low-pressure pump circuit according to an embodiment.
  • Fig. 1 shows a fuel injection system 1 according to the prior art, which for supplying an internal combustion engine 2, which is indicated in Fig. 1, however, only schematically indicated by a dashed line.
  • the fuel injection system 1 comprises a fuel tank 3, from which an electrically driven fuel delivery pump 4 conveys the fuel into a low-pressure line 5, which leads to a metering unit 6. Downstream of the metering unit 6, the low-pressure line 5 leads to a high-pressure pump 7 which is mechanically driven by the engine 2. This compresses the fuel to a very high pressure and conveys it via a high-pressure line 8 into a high-pressure accumulator 9, which is also referred to as a "rail".
  • a shut-off valve 1 1 is connected, of which a
  • a throttle 13 is arranged in the diversion line 12.
  • a portion of the spill line 12 located upstream of the throttle 13 is denoted by 12a, and a portion located downstream of the throttle 13 by 12b.
  • the upstream of the throttle 13 located portion 12a of the diversion line 12 is connected by means of a dashed hydraulic control line 14 with the metering unit 6.
  • a control line 15 also connects the region 12b of the diversion line 12 located downstream of the throttle 13 with the metering unit 6.
  • FIG. 2 shows a fuel injection system 1 according to an embodiment implementing a high pressure dump.
  • fuel is supplied from the fuel tank 3 of the high-pressure pump 7 of the fuel pump 4, which is designed here as a mechanically driven vane pump, which then supplies the high-pressure fuel to the high-pressure accumulator 9 through which the injectors 10 supplies fuel become.
  • a pressure regulating valve 18 and a throttle 13 are arranged downstream of the high-pressure accumulator 9, a pressure regulating valve 18 and a throttle 13 are arranged. If a target pressure is reached in the high-pressure accumulator 9, the pressure regulating valve 18 opens, so that a certain amount of fuel is shut off.
  • the Abticianmenge of the pressure control valve 18 is dammed up at the throttle 13, which acts to a Abêtmengenparen pressure increase on an active surface, which counteracts a return spring 19.
  • This active surface acts on an adjusting device of the fuel delivery pump 4, which adjusts or reduces the fuel delivery amount accordingly.
  • the fuel delivery of the fuel delivery pump 4 In the rest position, ie when no or only a minimal back pressure in the Ab Kunststofftechnisch 12 from the high-pressure accumulator 9 acts, the fuel delivery of the fuel delivery pump 4, however, is maximum.
  • the fuel delivery pump 4 has a damping device 23 in order to adapt the dynamics of the structure to the requirements.
  • the throttle 13 can either be arranged parallel to the fuel feed pump 4, as shown here in the figure, or it can alternatively be integrated directly into the fuel feed pump 4.
  • the advantage of the parallel arrangement shown here is a lower temperature load on the fuel feed pump 4.
  • FIG. 3 shows a fuel injection system 1 according to another embodiment, which implements a low pressure relief.
  • a modified version of a metering unit 6 ZME / MPROP is used instead of the Abêtmenge of the pressure control valve 18 used there at the high-pressure accumulator 9.
  • the fuel to be compressed is divided by a proportional valve in the metering unit 6 between the output to the high-pressure pump 7 and a return line 20.
  • FIGS. 4A to 4D respectively schematically show a section of a pump low-pressure circuit according to an embodiment, wherein in FIG.
  • a throttle 13 is arranged upstream of the engine 21 of a high-pressure pump 7 in front of a branch 23 to a suction valve 22 of the high-pressure pump 7.
  • the embodiment shown in FIG. 4B differs from that shown in FIG. 4A in that the throttle 13 is arranged here downstream of the engine. 4C, a pressure regulating valve 18 is disposed between the engine 21 and the suction valve 22, whereas in the embodiment shown in FIG. 4D, the engine 21 and the suction valve 22 are arranged parallel to each other and the pressure regulating valve 18 is disposed downstream of the engine 21 , All four embodiments operate according to the principle described above in connection with FIGS. 2 and 3. Furthermore, all four Embodiments not equipped with a metering unit 6.
  • a fuel injection system 1 is provided by the configuration according to the invention, in which the fuel delivery amount of a mechanical fuel delivery pump 4 in a simple and effective manner is adjustable according to the respective needs.

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Abstract

The invention relates to a fuel injection system of an internal combustion engine, in particular a common rail injection system, comprising a mechanical fuel delivery pump, which supplies fuel to a high pressure pump via a low pressure line. The high pressure pump feeds highly pressurized fuel to a high pressure accumulator via a high pressure line, wherein the delivery volume of the fuel delivery pump can be regulated via a pressure controller.

Description

Beschreibung  description
Titel title
Kraftstoffeinspritzsystem Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere ein Common Rail Einspritzsystem, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .  Fuel injection system The present invention relates to a fuel injection system for an internal combustion engine, in particular a common rail injection system, according to the preamble of claim 1.
Stand der Technik State of the art
Im Stand der Technik sind Hochdruckeinspritzsysteme, z. B. Common Rail Systeme bekannt, die eine Hochdruckpumpe zum Bereitstellen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff an einen Kraftstoffspeicher aufweisen, wobei eine mecha- nische oder elektrische Vorförderpumpe den Kraftstoff von einem Kraftstofftank zu der Hochdruckpumpe fördert. In the prior art are high-pressure injection systems, eg. As common rail systems are known, which have a high-pressure pump for providing fuel under high pressure to a fuel storage, wherein a mechanical or electric prefeed pump promotes the fuel from a fuel tank to the high-pressure pump.
Dabei werden zum Fördern von Kraftstoff zu der Hochdruckpumpe unterschiedliche Förderpumpenkonzepte angewandt, beispielsweise innen- oder außenför- dernde Zahnradpumpen und Flügelzellenpumpen. Die verwendeten unterschiedlichen Kraftstoffförderpumpen weisen durch die Pumpengeometrie fest vorgegebene Fördervolumina auf, die beispielsweise durch saugseitig angebrachte Drosseln in der Maximalmenge noch begrenzt werden. In this case, different conveying pump concepts are used for conveying fuel to the high-pressure pump, for example, inside or outside conveying gear pumps and vane pumps. The different fuel delivery pumps used have by the pump geometry fixed predetermined delivery volumes, which are still limited, for example, by suction side mounted chokes in the maximum amount.
Für die Erfüllung der Startbedingungen der Fahrzeuge sind aufgrund geringer Drehzahlen relativ große Pumpen erforderlich, die jedoch bei höheren Drehzahlen deutlich zu große Mengen fördern und somit Verluste erzeugen. To meet the starting conditions of the vehicles relatively large pumps are required due to low speeds, but at higher speeds promote significantly large amounts and thus generate losses.
Weiterhin ist es bekannt, die Menge des zu der Hochdruckpumpe zu fördernden Kraftstoffs über eine elektrische Zumesseinheit, die an der Hochdruckpumpe angeordnet ist, zu regeln. Beispielsweise ist aus DE 2005 052 636 A1 ein Kraftstoffsystem bekannt, welches eine Förderpumpe umfasst, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter fördert Von der Förderpumpe gelangt der Kraftstoff über eine Zumesseinheit zu ei- ner Hochdruckpumpe, die den Kraftstoff verdichtet und einem Hochdruckspeicher zuführt. An den Hochdruckspeicher sind mehrere Kraftstoffinjektoren angeschlossen. Der Druck im Hochdruckspeicher wird unter anderem mittels eines Druckregelventils (Absteuerventil) eingestellt. Der aus dem Hochdruckspeicher abgesteuerte Kraftstoff wird in einen Kraftstoffbehälter zurückgeführt. Furthermore, it is known to regulate the amount of fuel to be delivered to the high-pressure pump via an electric metering unit which is arranged on the high-pressure pump. For example, DE 2005 052 636 A1 discloses a fuel system which comprises a feed pump which delivers fuel from a fuel tank. From the feed pump, the fuel passes via a metering unit to a high-pressure pump which compresses the fuel and supplies it to a high-pressure accumulator. To the high-pressure accumulator several fuel injectors are connected. The pressure in the high-pressure accumulator is set, inter alia, by means of a pressure control valve (shut-off valve). The fuel discharged from the high pressure accumulator is returned to a fuel tank.
Nachteilig ist bei den bekannten mechanisch angetriebenen Kraftstoffpumpen, dass eine Anpassung der Fördermenge an den jeweiligen Bedarf bisher nicht umsetzbar ist. Daher ist es notwendig, ein Kraftstoffeinspritzsystem zu schaffen, insbesondere ein Common Rail System, bei welchem eine Anpassung der Fördermenge einer mechanisch angetriebenen Kraftstoffförderpumpe an den Bedarf auf einfache Weise ermöglicht wird. Offenbarung der Erfindung A disadvantage of the known mechanically driven fuel pumps that an adjustment of the flow rate to the respective needs has not been implemented. Therefore, it is necessary to provide a fuel injection system, particularly a common rail system in which an adjustment of the delivery rate of a mechanically driven fuel delivery pump to the demand is made possible in a simple manner. Disclosure of the invention
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Erfindungsgemäß wird ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere ein Common Rail Einspritzsystem, bereitgestellt, welches eine mechanische Kraftstoffförderpumpe aufweist, welche eine Hochdruckpumpe über eine Niederdruckleitung mit Kraftstoff versorgt, wobei die Hochdruckpumpe mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff über eine Hochdruckleitung einem Hochdruckspeicher zuführt, wobei die Fördermenge der Kraftstoffförderpumpe über eine Drucksteuerung regelbar ist. Durch Vorsehen einer Regelung der Fördermenge der mechanischen Kraftstoffförderpumpe über die Drucksteuerung kann die Kraftstoffmenge auf vorteilhafte Weise reduziert werden, beispielsweise wenn ein Zieldruck im Hochdruckspeicher erreicht worden ist. Durch Reduzieren der Kraftstoffmenge kann auch die Verlustleistung des gesamten Einspritzsystems reduziert werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Konfiguration ist ein hierdurch erzielter geringerer Strombedarf der verwendeten Ventile gegen- über einer elektrisch betriebenen geregelten Kraftstoffförderpumpe. Auch kann hierdurch eine Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades des Kraftstoffeinspritzsystems erzielt werden. According to the invention, a fuel injection system is provided for an internal combustion engine, in particular a common rail injection system, which has a mechanical fuel pump which supplies a high pressure pump via a low pressure line with fuel, the high pressure pump with high pressure fuel supplied via a high pressure line to a high pressure accumulator, wherein the flow rate of Fuel pump is controlled by a pressure control. By providing a control of the delivery rate of the mechanical fuel delivery pump via the pressure control, the amount of fuel can be reduced in an advantageous manner, for example, when a target pressure has been reached in the high-pressure accumulator. By reducing the amount of fuel and the power loss of the entire injection system can be reduced. Another advantage of the configuration according to the invention is a lower power consumption of the valves used as a result of this. over an electrically operated regulated fuel delivery pump. Also, this can improve the overall efficiency of the fuel injection system can be achieved.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Fördermengenverstellein- richtung vorgesehen, welche in die Kraftstoffförderpumpe integriert ist. According to a preferred embodiment, a Fördermengenverstellein- direction is provided, which is integrated in the fuel pump.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Fördermengenbe- grenzungseinrichtung stromaufwärts oder stromabwärts der Kraftstoffförderpumpe vorgesehen. According to a further preferred embodiment, a delivery amount limiting device is provided upstream or downstream of the fuel delivery pump.
Vorzugsweise erfolgt die Drucksteuerung über eine Hochdruckabsteuerung. Preferably, the pressure control is carried out via a high pressure relief.
Alternativ kann die Drucksteuerung auch über eine Niederdruckabsteuerung erfolgen. Alternatively, the pressure control can also be done via a low pressure control.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Druckregelventil am Hochdruckspeicher vorgesehen, wobei eine Absteuermenge des Druckregelventils an einer Drossel aufgestaut wird, wobei ein absteuermengenabhängi- ger Druckanstieg auf eine Wirkfläche wirkt, der eine Rückstellfeder entgegenwirkt, und wobei die Wirkfläche auf die Fördermengenverstelleinrichtung der Kraftstoffpumpe oder die Fördermengenbegrenzungseinrichtung wirkt. According to yet another preferred embodiment, a pressure control valve is provided on the high-pressure accumulator, wherein a Absteuermengeabhängge pressure regulator is dammed at a throttle, wherein a Absteuermengenabhängi- ger pressure increase acts on an effective surface, which counteracts a return spring, and wherein the effective surface on the Fördermengenverstelleinrichtung the fuel pump or the flow rate limiting device acts.
Vorzugsweise ist parallel zu der Rückstellfeder eine Dämpfungseinrichtung angeordnet. Die Dämpfungseinrichtung kann dazu dienen, um auf vorteilhafte Weise die Dynamik des Aufbaus an die Erfordernisse anzupassen. Preferably, a damping device is arranged parallel to the return spring. The damping device can serve to advantageously adapt the dynamics of the structure to the requirements.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Zumesseinheit zum Zumessen einer Kraftstoffmenge zu der Hochdruckpumpe vorgesehen. According to a further preferred embodiment, a metering unit is provided for metering an amount of fuel to the high-pressure pump.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Zumesseinheit ein Proportionalventil auf, welches Kraftstoff zwischen einem Ausgang zu der Hochdruckpumpe und einem Ausgang zu einer Rücklaufleitung aufteilt, wobei die in die Rücklaufleitung abgezweigte Kraftstoffmenge an einer Drossel aufgestaut wird, was zu einem mengenabhängigen Druckanstieg an der Wirkfläche, der die Rückstellfeder entgegenwirkt, führt, und wobei die Wirkfläche auf die Förder- mengenverstelleinrichtung der Kraftstoffförderpumpe oder die Fördermengenbe- grenzungseinrichtung wirkt. According to yet another preferred embodiment, the metering unit comprises a proportional valve, which divides fuel between an outlet to the high-pressure pump and an outlet to a return line, wherein the branched off in the return line amount of fuel is dammed at a throttle, resulting in a quantity-dependent pressure increase at the effective area , which counteracts the return spring leads, and wherein the active surface on the conveyor quantity adjustment device of the fuel delivery pump or the Fördermengenbe- grenzungseinrichtung acts.
Vorzugsweise ist die Kraftstoffförderpumpe verstellbar, insbesondere eine Flügelzellenpumpe, Gerotorpumpe oder Kolben- oder Membranpumpe, oder ist eine nicht verstellbare Kraftstoffförderpumpe. Besonders vorteilhaft ist hierbei die Verwendung einer Flügelzellenpumpe, da dort die Fördermenge durch Verschiebung oder Verdrehung des Außenrings zur Reduzierung der Exzentrizität und damit zur Reduzierung der Fördermenge sehr einfach darstellbar ist. Wird dagegen beispielsweise eine Gerotorpumpe eingesetzt, bei der die Richtung der Exzentrizität des Außenrots verdreht wird, reduziert sich hier das verschobene Volumen ebenfalls. Wird eine nicht verstellbare Kraftstoffförderpumpe verwendet, so kann dies beispielsweise eine außenfördernde Zahnradpumpe, eine nicht verstellbare Gerotor- und Flügelzellenpumpe, etc. sein, die in ihrer Fördermenge durch eine verstellbare vorgeschaltete Drosseleinrichtung begrenzt werden. Die Umsetzung dieser Ausführungsform ist sehr einfach und kostengünstig. Andererseits kann bei Verwendung einer nicht verstellbaren Kraftstoffförderpumpe ein nachgeschaltetes Ventil den überschüssigen Kraftstoff mit möglichst geringem Druckniveau auf die Saugseite der Pumpe zurückleiten. Die eigentliche Verstellung der Fördermenge der Kraftstoffförderpumpe oder der nachgeschalteten Rückführung wird aber in jedem Fall durch die erfindungsgemäße Drucksteuerung vorgenommen. Preferably, the fuel delivery pump is adjustable, in particular a vane pump, gerotor pump or piston or diaphragm pump, or is a non-adjustable fuel delivery pump. Particularly advantageous in this case is the use of a vane pump, since there the flow rate by displacement or rotation of the outer ring to reduce the eccentricity and thus to reduce the flow rate is very easy to represent. If, however, for example, a gerotor pump is used, in which the direction of the eccentricity of the outer red is rotated, here also reduces the displaced volume. If a non-adjustable fuel delivery pump is used, this may be, for example, an externally conveying gear pump, a non-adjustable gerotor and vane pump, etc., whose flow rate is limited by an adjustable upstream throttle device. The implementation of this embodiment is very simple and inexpensive. On the other hand, when using a non-adjustable fuel pump a downstream valve to return the excess fuel with the lowest possible pressure level to the suction side of the pump. The actual adjustment of the delivery rate of the fuel delivery pump or the downstream feedback is made in each case by the pressure control according to the invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt: Hereinafter, embodiments of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:
Fig. 1 ein Kraftstoffeinspritzsystem gemäß dem Stand der Technik; Fig. 1 is a fuel injection system according to the prior art;
Fig. 2 ein Kraftstoffeinspritzsystem gemäß einer Ausführungsform; 2 shows a fuel injection system according to an embodiment;
Fig. 3 ein Kraftstoffeinspritzsystem gemäß einer weiteren Ausführungsform; Fig. 4A - 4D jeweils schematisch einen Abschnitt eines Pumpenniederdruck- kreislaufs gemäß einer Ausführungsform. 3 shows a fuel injection system according to another embodiment; FIGS. 4A-4D each schematically illustrate a portion of a low-pressure pump circuit according to an embodiment.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Fig. 1 zeigt ein Kraftstoffeinspritzsystem 1 gemäß dem Stand der Technik, welches zur Versorgung einer Brennkraftmaschine 2, die in Fig. 1 jedoch nur schematisch durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist, dient. Das Kraftstoffein- spritzsystem 1 umfasst einen Kraftstoffbehälter 3, aus dem eine elektrisch angetriebene Kraftstoffförderpumpe 4 den Kraftstoff in eine Niederdruckleitung 5 fördert, welche zu einer Zumesseinheit 6 führt. Stromabwärts der Zumesseinheit 6 führt die Niederdruckleitung 5 zu einer mechanisch von der Brennkraftmaschine 2 angetriebenen Hochdruckpumpe 7. Diese verdichtet den Kraftstoff auf einen sehr hohen Druck und fördert ihn über eine Hochdruckleitung 8 in einen Hochdruckspeicher 9, der auch als "Rail" bezeichnet wird. An diesen sind mehrere Injektoren 10 angeschlossen, die den Kraftstoff in nicht dargestellte Brennräume der Brennkraftmaschine 2 einspritzen. An den Hochspeicher 9 ist ein Absteuerventil 1 1 angeschlossen, von dem eineFig. 1 shows a fuel injection system 1 according to the prior art, which for supplying an internal combustion engine 2, which is indicated in Fig. 1, however, only schematically indicated by a dashed line. The fuel injection system 1 comprises a fuel tank 3, from which an electrically driven fuel delivery pump 4 conveys the fuel into a low-pressure line 5, which leads to a metering unit 6. Downstream of the metering unit 6, the low-pressure line 5 leads to a high-pressure pump 7 which is mechanically driven by the engine 2. This compresses the fuel to a very high pressure and conveys it via a high-pressure line 8 into a high-pressure accumulator 9, which is also referred to as a "rail". At this several injectors 10 are connected, which inject the fuel into combustion chambers, not shown, of the internal combustion engine 2. To the accumulator 9, a shut-off valve 1 1 is connected, of which a
Absteuerleitung 12 zum Kraftstoffbehälter 3 zurückführt. In der Absteuerleitung 12 ist eine Drossel 13 angeordnet. Ein Abschnitt der Absteuerleitung 12, der stromaufwärts von der Drossel 13 gelegen ist, ist mit 12a bezeichnet, und ein Abschnitt, der stromabwärts von der Drossel 13 angeordnet ist, mit 12b. Der stromaufwärts von der Drossel 13 gelegene Abschnitt 12a der Absteuerleitung 12 ist mittels einer gestrichelt dargestellten hydraulischen Steuerleitung 14 mit der Zumesseinheit 6 verbunden. Eine Steuerleitung 15 verbindet den stromabwärts von der Drossel 13 gelegenen Bereich 12b der Absteuerleitung 12 ebenfalls mit der Zumesseinheit 6. Absteuerleitung 12 returns to the fuel tank 3. In the diversion line 12, a throttle 13 is arranged. A portion of the spill line 12 located upstream of the throttle 13 is denoted by 12a, and a portion located downstream of the throttle 13 by 12b. The upstream of the throttle 13 located portion 12a of the diversion line 12 is connected by means of a dashed hydraulic control line 14 with the metering unit 6. A control line 15 also connects the region 12b of the diversion line 12 located downstream of the throttle 13 with the metering unit 6.
Der Betrieb des Kraftstoff Systems 1 wird von einer Steuer- und Regeleinrichtung 16 gesteuert beziehungsweise geregelt. Diese wird allgemein auch einfach als "Steuergerät" bezeichnet. Das Steuergerät 16 erhält Signale von einem Drucksensor 17, welcher den Druck im Hochspeicher 9 erfasst. Abhängig von den Sig- nalen des Drucksensors 17 steuert das Steuergerät 16 unter anderem das Absteuerventil 1 1 an. Fig. 2 zeigt ein Kraftstoffeinspritzsystem 1 gemäß einer Ausführungsform, welches eine Hochdruckabsteuerung implementiert. In dem hier dargestellten Kreislauf wird von der Kraftstoffförderpumpe 4, die hier als mechanisch angetriebene Flügelzellenpumpe ausgebildet ist, Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 3 der Hochdruckpumpe 7 zugeführt, die dann den mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff dem Hochdruckspeicher 9 zuführt, über welchen die Injektoren 10 mit Kraftstoff versorgt werden. Stromabwärts des Hochdruckspeichers 9 sind ein Druckregelventil 18 und eine Drossel 13 angeordnet. Ist in dem Hochdruckspeicher 9 ein Zieldruck erreicht, öffnet das Druckregelventil 18, so dass eine gewisse Menge Kraftstoff abgesteuert wird. Die Absteuermenge des Druckregelventils 18 wird an der Drossel 13 aufgestaut, was zu einem absteuermengenabhängigen Druckanstieg auf eine Wirkfläche wirkt, der eine Rückstellfeder 19 entgegenwirkt. Diese Wirkfläche wirkt wiederum auf eine Versteilvorrichtung der Kraftstoffförder- pumpe 4, die die Kraftstofffördermenge entsprechend verstellt bzw. reduziert. In der Ruhelage, d. h. wenn kein bzw. nur ein minimaler Gegendruck in der Absteuerleitung 12 vom Hochdruckspeicher 9 wirkt, ist die Kraftstofffördermenge der Kraftstoffförderpumpe 4 dagegen maximal. Weiterhin weist die Kraftstoffförderpumpe 4 eine Dämpfungseinrichtung 23 auf, um die Dynamik des Aufbaus an die Erfordernisse anzupassen. The operation of the fuel system 1 is controlled or regulated by a control and regulating device 16. This is generally referred to simply as "controller". The control unit 16 receives signals from a pressure sensor 17, which detects the pressure in the accumulator 9. Depending on the signals of the pressure sensor 17, the control unit 16 controls, among other things, the shut-off valve 11. FIG. 2 shows a fuel injection system 1 according to an embodiment implementing a high pressure dump. In the circuit shown here, fuel is supplied from the fuel tank 3 of the high-pressure pump 7 of the fuel pump 4, which is designed here as a mechanically driven vane pump, which then supplies the high-pressure fuel to the high-pressure accumulator 9 through which the injectors 10 supplies fuel become. Downstream of the high-pressure accumulator 9, a pressure regulating valve 18 and a throttle 13 are arranged. If a target pressure is reached in the high-pressure accumulator 9, the pressure regulating valve 18 opens, so that a certain amount of fuel is shut off. The Absteuermenge of the pressure control valve 18 is dammed up at the throttle 13, which acts to a Absteuermengenabhängigen pressure increase on an active surface, which counteracts a return spring 19. This active surface in turn acts on an adjusting device of the fuel delivery pump 4, which adjusts or reduces the fuel delivery amount accordingly. In the rest position, ie when no or only a minimal back pressure in the Absteuerleitung 12 from the high-pressure accumulator 9 acts, the fuel delivery of the fuel delivery pump 4, however, is maximum. Furthermore, the fuel delivery pump 4 has a damping device 23 in order to adapt the dynamics of the structure to the requirements.
Die Drossel 13 kann entweder, wie hier in der Figur dargestellt, parallel zu der Kraftstoffförderpumpe 4 angeordnet sein, oder sie kann auch alternativ direkt in die Kraftstoffförderpumpe 4 integriert sein. Der Vorteil der hier dargestellten parallelen Anordnung ist eine geringere Temperaturbelastung der Kraftstoffförderpumpe 4. The throttle 13 can either be arranged parallel to the fuel feed pump 4, as shown here in the figure, or it can alternatively be integrated directly into the fuel feed pump 4. The advantage of the parallel arrangement shown here is a lower temperature load on the fuel feed pump 4.
Je nach Ausführung der Kraftstoffförderpumpe 4 kann zusätzlich noch eine Zumesseinheit (nicht dargestellt) vorhanden sein, die die genaue Kraftstoffförder- mengenzumessung in den Hochdruckspeicher 9 übernimmt und eine hohe Dynamik sicherstellt, wobei die Kraftstoffförderpumpe 4 dann lediglich die Vorsteuerung übernimmt. Wenn, wie hier dargestellt, jedoch auf die Zumesseinheit verzichtet wird, stellt die Kraftstoffförderpumpe 4 die zu verdichtende Kraftstoffmenge direkt ein, was eine besonders kostengünstige Lösung darstellt. Fig. 3 zeigt ein Kraftstoffeinspritzsystem 1 gemäß einer weiteren Ausführungs- form, welches eine Niederdruckabsteuerung implementiert. Im Gegensatz zu der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird anstelle der Absteuermenge des dort verwendeten Druckregelventils 18 am Hochdruckspeicher 9 eine modifizierte Ausführung einer Zumesseinheit 6 (ZME/MPROP) verwendet. Der zu verdichtende Kraftstoff wird durch ein Proportionalventil in der Zumesseinheit 6 aufgeteilt zwischen dem Ausgang zur Hochdruckpumpe 7 und einer Rücklaufleitung 20. Die Kraftstoffmenge, die in die Rücklaufleitung 20 verzweigt, wird wiederum an der Drossel 13 aufgestaut, was, wie bereits in Zusammenhang mit Fig. 2 be- schrieben, zu einem Druckanstieg an der Wirkfläche führt und somit die Kraftstofffördermenge der Kraftstoffförderpumpe 4 begrenzt. Aufgrund der kompletten Anordnung im Niederdruckbereich ist bei dieser Ausführungsform nicht mit hohen Temperaturen zu rechnen, wodurch eine Anordnung der Drossel 13 direkt in der Kraftstoffförderpumpe 4 oder einer anderen Mengenbegrenzungseinrichtung ebenfalls möglich ist. In der Figur dargestellt ist jedoch eine parallele Anordnung.Depending on the design of the fuel delivery pump 4, a metering unit (not shown) may additionally be present which takes over the exact fuel delivery metering into the high-pressure accumulator 9 and ensures high dynamics, with the fuel delivery pump 4 then only taking over the precontrol. If, as shown here, but dispensed with the metering unit, the fuel delivery pump 4 sets the amount of fuel to be compressed directly, which is a particularly cost-effective solution. FIG. 3 shows a fuel injection system 1 according to another embodiment, which implements a low pressure relief. In contrast to the embodiment shown in FIG. 2, a modified version of a metering unit 6 (ZME / MPROP) is used instead of the Absteuermenge of the pressure control valve 18 used there at the high-pressure accumulator 9. The fuel to be compressed is divided by a proportional valve in the metering unit 6 between the output to the high-pressure pump 7 and a return line 20. The amount of fuel that branches into the return line 20, in turn, dammed at the throttle 13, which, as already in connection with FIG 2, leads to an increase in pressure at the effective area and thus limits the fuel delivery amount of the fuel delivery pump 4. Due to the complete arrangement in the low-pressure region is not to be expected in this embodiment with high temperatures, whereby an arrangement of the throttle 13 directly in the fuel delivery pump 4 or other Mengenbegrenzungseinrichtung is also possible. However, a parallel arrangement is shown in the figure.
In der Ruhelage, d. h., wenn kein bzw. nur ein minimaler Gegendruck in der Rücklaufleitung 20 der Zumesseinheit 6 (ZME / MPROP) vorhanden ist, ist die Fördermenge der Kraftstoffförderpumpe 4 maximal. Ist der Zieldruck im Hochdruckspeicher 9 erreicht, der über einen Drucksensor 24 detektiert wird, öffnet ein Regler 25 den Parallelpfad der Zumesseinheit 6 (ZME/MPROP), so dass die überschüssige Kraftstoffmenge abgesteuert wird. Diese Absteuermenge führt zu einem Druckanstieg an der Wirkfläche der Kraftstoffförderpumpe 4, so dass die Kraftstofffördermenge entsprechend reduziert wird. Fig. 4A bis 4D zeigen jeweils schematisch einen Abschnitt eines Pumpennieder- druckkreislaufs gemäß einer Ausführungsform, wobei in Fig. 4A eine Drossel 13 stromaufwärts des Triebwerks 21 einer Hochdruckpumpe 7 vor einer Verzweigung 23 zu einem Saugventil 22 der Hochdruckpumpe 7 angeordnet ist. Die in Fig. 4B dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 4A dar- gestellten dadurch, dass die Drossel 13 hier stromabwärts des Triebwerks angeordnet ist. In Fig. 4C ist ein Druckregelventil 18 zwischen dem Triebwerk 21 und dem Saugventil 22 angeordnet, wohingegen in der in Fig. 4D dargestellten Ausführungsform das Triebwerk 21 und das Saugventil 22 parallel zueinander angeordnet sind und das Druckregelventil 18 stromabwärts des Triebwerks 21 ange- ordnet ist. Alle vier Ausführungsformen arbeiten gemäß dem oben in Zusammenhang mit Figuren 2 und 3 beschriebenen Prinzip. Weiterhin sind alle vier Ausführungsformen nicht mit einer Zumesseinheit 6 ausgestattet. Diese könnte jedoch jeweils an allen üblichen Positionen zwischen der Kraftstoffförderpumpe 4 und dem Saugventil 22 zusätzlich angeordnet werden. Insgesamt betrachtet wird durch die erfindungsgemäße Konfiguration ein Kraftstoffeinspritzsystem 1 bereitgestellt, bei dem die Kraftstofffördermenge einer mechanischen Kraftstoffförderpumpe 4 auf einfache und effektive Weise dem jeweiligen Bedarf entsprechend verstellbar ist. In the rest position, ie, when there is no or only a minimal back pressure in the return line 20 of the metering unit 6 (ZME / MPROP), the delivery rate of the fuel delivery pump 4 is maximum. If the target pressure in the high-pressure accumulator 9 is reached, which is detected via a pressure sensor 24, a controller 25 opens the parallel path of the metering unit 6 (ZME / MPROP), so that the excess amount of fuel is deactivated. This Absteuermenge leads to an increase in pressure on the effective surface of the fuel delivery pump 4, so that the fuel delivery is reduced accordingly. FIGS. 4A to 4D respectively schematically show a section of a pump low-pressure circuit according to an embodiment, wherein in FIG. 4A a throttle 13 is arranged upstream of the engine 21 of a high-pressure pump 7 in front of a branch 23 to a suction valve 22 of the high-pressure pump 7. The embodiment shown in FIG. 4B differs from that shown in FIG. 4A in that the throttle 13 is arranged here downstream of the engine. 4C, a pressure regulating valve 18 is disposed between the engine 21 and the suction valve 22, whereas in the embodiment shown in FIG. 4D, the engine 21 and the suction valve 22 are arranged parallel to each other and the pressure regulating valve 18 is disposed downstream of the engine 21 , All four embodiments operate according to the principle described above in connection with FIGS. 2 and 3. Furthermore, all four Embodiments not equipped with a metering unit 6. However, this could additionally be arranged in each case at all usual positions between the fuel feed pump 4 and the suction valve 22. Overall, a fuel injection system 1 is provided by the configuration according to the invention, in which the fuel delivery amount of a mechanical fuel delivery pump 4 in a simple and effective manner is adjustable according to the respective needs.

Claims

Ansprüche claims
1 . Kraftstoffeinspritzsystem (1) für eine Brennkraftmaschine (2), insbesondere1 . Fuel injection system (1) for an internal combustion engine (2), in particular
Common Rail Einspritzsystem, welches eine mechanische Kraftstoffförderpumpe (4) aufweist, welche eine Hochdruckpumpe (7) über eine Niederdruckleitung (5) mit Kraftstoff versorgt, wobei die Hochdruckpumpe (7) mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff über eine Hochdruckleitung (8) einem Hochdruckspeicher (9) zuführt, Common rail injection system which has a mechanical fuel feed pump (4) which supplies a high-pressure pump (7) with fuel via a low-pressure line (5), the high-pressure pump (7) pressurizing high-pressure fuel via a high-pressure line (8) to a high-pressure accumulator (9). supplies,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Fördermenge der Kraftstoffförderpumpe (4) über eine Drucksteuerung regelbar ist.  the delivery rate of the fuel delivery pump (4) is controllable via a pressure control.
2. Kraftstoffeinspritzsystem (1) nach Anspruch 1 , 2. Fuel injection system (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine Fördermengenverstelleinrichtung vorgesehen ist, welche in die Kraft- stoffförderpumpe (4) integriert ist.  a delivery quantity adjustment device is provided, which is integrated in the fuel delivery pump (4).
3. Kraftstoffeinspritzsystem (1) nach Anspruch 1 , 3. Fuel injection system (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine Fördermengenbegrenzungseinrichtung stromaufwärts oder stromabwärts der Kraftstoffförderpumpe (4) vorgesehen ist.  a delivery amount limiting device is provided upstream or downstream of the fuel delivery pump (4).
4. Kraftstoffeinspritzsystem (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis4. Fuel injection system (1) according to one or more of claims 1 to
3, 3,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Drucksteuerung über eine Hochdruckabsteuerung erfolgt.  the pressure is controlled by a high pressure control.
5. Kraftstoffeinspritzsystem (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis5. Fuel injection system (1) according to one or more of claims 1 to
3, 3,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Drucksteuerung über eine Niederdruckabsteuerung erfolgt.  the pressure control takes place via a low pressure control.
6. Kraftstoffeinspritzsystem (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass 6. Fuel injection system (1) according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that
ein Druckregelventil (18) am Hochdruckspeicher (9) vorgesehen ist, wobei eine Absteuermenge des Druckregelventils (18) an einer Drossel (13) aufgestaut wird, wobei ein absteuermengenabhängiger Druckanstieg auf eine Wirkfläche wirkt, der einer Rückstellfeder (19) entgegenwirkt, und wobei die Wirkfläche auf die Fördermengenverstelleinrichtung der Kraftstoffförderpumpe (4) oder auf die Fördermengenbegrenzungseinrichtung wirkt.  a pressure control valve (18) is provided on the high pressure accumulator (9), wherein a Absteuermenge of the pressure control valve (18) is dammed at a throttle (13), wherein a Absteuermengenabhängiger pressure increase acts on an effective surface which counteracts a return spring (19), and wherein the Working surface on the flow rate adjustment of the fuel delivery pump (4) or acts on the flow rate limiting device.
Kraftstoffeinspritzsystem (1) nach Anspruch 6, Fuel injection system (1) according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
parallel zu der Rückstellfeder (19) eine Dämpfungseinrichtung (23) angeordnet ist.  a damping device (23) is arranged parallel to the return spring (19).
Kraftstoffeinspritzsystem (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, Fuel injection system (1) according to one or more of claims 1 to 7,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine Zumesseinheit (6) zum Zumessen einer Kraftstoffmenge zu der Hochdruckpumpe (7) vorgesehen ist.  a metering unit (6) is provided for metering an amount of fuel to the high-pressure pump (7).
Kraftstoffeinspritzsystem (1) Anspruch 8, Fuel injection system (1) according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Zumesseinheit (6) mit einem Proportionalventil versehen ist, welches Kraftstoff zum Zuführen zu der Hochdruckpumpe (7) und zum Zuführen in eine Rücklaufleitung (20) aufteilt, wobei die in die Rücklaufleitung (20) abgezweigte Kraftstoffmenge an einer Drossel (13) aufgestaut wird, was zu einem mengenabhängigen Druckanstieg an der Wirkfläche, der der Rückstellfeder (19) entgegenwirkt, führt, und wobei die Wirkfläche auf die Fördermengen- verstelleinrichtung der Kraftstoffförderpumpe (4) oder auf die Fördermen- genbegrenzungseinrichtung wirkt.  the metering unit (6) is provided with a proportional valve which divides fuel for supply to the high-pressure pump (7) and for feeding into a return line (20), wherein the amount of fuel diverted into the return line (20) is dammed up at a throttle (13) , which leads to a quantity-dependent increase in pressure at the effective surface, which counteracts the return spring (19), and wherein the active surface acts on the flow rate adjustment of the fuel delivery pump (4) or on the Fördermengenbegrenzungseinrichtung.
0. Kraftstoffeinspritzsystem (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, 0. Fuel injection system (1) according to one or more of claims 1 to 9,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Kraftstoffförderpumpe (4) verstellbar ist, insbesondere eine verstellbare Flügelzellenpumpe, Gerotorpumpe oder Kolben- oder Membranpumpe, oder eine nicht verstellbare Kraftstoffförderpumpe (4) ist.  the fuel delivery pump (4) is adjustable, in particular an adjustable vane pump, gerotor pump or piston or diaphragm pump, or a non-adjustable fuel delivery pump (4).
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