EP2635785A1 - Kraftstoffeinspritzsystem sowie verfahren zur befüllung und/oder entlüftung eines kraftstoffeinspritzsystems - Google Patents

Kraftstoffeinspritzsystem sowie verfahren zur befüllung und/oder entlüftung eines kraftstoffeinspritzsystems

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EP2635785A1
EP2635785A1 EP11761060.0A EP11761060A EP2635785A1 EP 2635785 A1 EP2635785 A1 EP 2635785A1 EP 11761060 A EP11761060 A EP 11761060A EP 2635785 A1 EP2635785 A1 EP 2635785A1
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EP
European Patent Office
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pressure
pump
injection system
valve
fuel injection
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EP11761060.0A
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Achim Koehler
Joerg Wuerz
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02M2200/60—Fuel-injection apparatus having means for facilitating the starting of engines, e.g. with valves or fuel passages for keeping residual pressure in common rails

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection system having the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for filling and / or venting of a fuel injection system, for example, at a first start in the vehicle factory or at a restart after Tankleer mars.
  • a generic fuel injection system is known for example from DE 199 54 695 A1.
  • the disclosed herein system for fuel supply of internal combustion engines has a arranged in a low-pressure circuit low-pressure pump, by means of which fuel from a fuel tank of a high-pressure pump can be fed, which promotes the high-pressure fuel in a central high-pressure fuel storage.
  • a device for targeted In order to facilitate the venting of the low-pressure circuit, for example, after empty fuel tank or after service work, a device for targeted
  • the device preferably comprises a return line connected to the fuel tank, in which a throttle is formed.
  • the throttle is used to bleed the low-pressure circuit into the tank.
  • the proposed system has the advantage that the vent does not have to be made against the opening pressure of the suction valve of the high-pressure pump, which can take a long time.
  • the venting process can be shortened by the proposed device and thus simplified.
  • Another generic fuel injection system is apparent from DE 198 58 084 C1.
  • at least one vent member is arranged for venting the low-pressure region between the feed pump and the high-pressure pump, which opens on the output side in a region with lower pressure than in the low pressure region and thus venting the low pressure region already at a pressure below that for operating the high pressure pump required pressure is.
  • a vent member may be, for example, a throttle or a vent valve.
  • the use of an electrically driven auxiliary pump for supporting the delivery pump is proposed.
  • the present invention has the object to provide a fuel injection system that is quickly filled and / or vented at first start or restart. Furthermore, a method is to be specified which allows rapid filling and / or venting of such a fuel injection system.
  • the proposed fuel injection system comprises a prefeed pump and a high pressure pump.
  • the high-pressure pump is used to pressurize the fuel with high pressure and comprises at least one pump element with a first valve serving as an inlet valve and a second valve serving as an outlet valve.
  • the prefeed pump is an electric fuel pump, by means of which a prefeed pressure can be achieved which is equal to or greater than the total opening pressure of the two valves of the pump element. In this way, a fast filling and / or venting at first start in the vehicle plant or at restart after Tankleer mars be effected.
  • the venting therefore takes place via the high-pressure pump, that is to say via the high-pressure region, so that venting of the entire system can be achieved. Accordingly, it is ensured that the element space of a pump element of the high-pressure pump is completely filled or refilled, since the venting of the element space is ensured by the opening of the exhaust valve. Because a vent on the game between the pump piston and guide bore of the pump element is no longer readily possible due to the reduced game modern high-pressure pumps. The reduced clearance causes the trapped air can not or only very slowly escape from the element space.
  • the prefeed pressure is set so high that the sum of the opening pressure of the valves of the high pressure pump is overcome, so that the high pressure path is released for venting. It is also ensured that particles located in the high-pressure region, which cause the valves to jam and thus cause a non-start, are flushed out. Thus, a restart after contamination is guaranteed.
  • a quick filling at first start in the vehicle plant or at restart requires first a complete ventilation of the system. Due to its compressibility, existing air in the system counteracts rapid pressure build-up in the high-pressure accumulator.
  • the complete venting is ensured by the use of the electric fuel pump as a prefeed pump and the prefeed pressure of the prefeed pump, which according to the invention is at least equal to the sum of the opening pressure of the valves of the high-pressure pump.
  • an electric fuel pump as Vor fundamentalpumpe also makes the use of an electrically driven auxiliary pump unnecessary.
  • a fast filling or venting can be effected with the already existing components of the fuel injection system.
  • the electric fuel pump can be operated independently of a motor, so that the specified system is suitable in particular for filling or venting at a first start in the vehicle factory or at a restart after complete tank clearance. With a fast pressure build-up in the high-pressure accumulator, therefore, a fast engine start can also be effected.
  • the prefetching pressure achievable by means of the prefeed pump is 4-6bar, for example 5bar.
  • the opening pressure of the inlet valve and / or the outlet valve 1 -3bar for example 2bar.
  • a prefeed pressure which is equal to or greater than the sum opening pressure of the valves of the high-pressure pump can be set.
  • the inlet valve and / or the outlet valve is / are
  • a high-pressure accumulator preferably in the form of a common storage line, connected, in which a pressure control valve is received.
  • the pressure valve is at least temporarily closed during filling and / or venting to allow a pressure build-up in the element space and consequently in the high-pressure accumulator.
  • a method for filling and / or venting of a fuel injection system as described above at first start in the vehicle plant or at restart after refueling is proposed, wherein according to the invention by means of the prefeed pump a prefeed pressure is set, which is greater than the sum of the opening pressure of the two valves of the high pressure pump ,
  • the prefeed pressure of the prefeed pump can thus overcome the opening pressure of the valves and remove the air present in the system via the high-pressure area.
  • optimized venting of the high-pressure pump at standstill as well as rapid pressure build-up in the high-pressure accumulator or rapid engine start can be effected.
  • any existing, the starting ability hazardous particles can be flushed out of the high pressure area.
  • a pressure regulating valve arranged in a high-pressure accumulator is closed.
  • the closed pressure control valve allows a quick pressure build-up.
  • the duration of the first phase of the filling or venting corresponds to a Vorbe bendllungs- and / or pre-venting time with the engine stopped. Preferably, this extends over a period of 10 to 15 seconds.
  • the method is performed at a slightly tilted mounting position of the high-pressure pump.
  • the opening pressure of the exhaust valve should be as low as possible.
  • a pre-filling or a pre-bleeding was first carried out by means of the prefeed pump with a closed pressure control valve. After completion of the filling or venting phase, the high-pressure pump was started, which had a short time later, the pressure build-up in the high-pressure accumulator result.
  • the optimum pre-filling time with the engine stopped is 10 seconds.
  • the pre-bleed time can be slightly longer. The total ventilation time is not adversely affected.
  • the air initially accumulates in the upper areas of the high-pressure pump, so far, the mounting position of the high pressure pump has an influence on the filling or starting time.
  • the supplied fuel begins to mix with the air, it comes to foam in the return of the high-pressure pump, via which the removal of the air takes place.
  • foaming in the pump return decreases until the high pressure pump is fully vented.
  • the pressure build-up in the high-pressure accumulator could already be effected after 15 seconds with a 70 ° installation position of the high-pressure pump, a prefeed pressure of about 4 bar and an opening pressure of the outlet valve of 1.2 bar.
  • the pressure regulating valve arranged in the high-pressure accumulator is opened again.
  • FIG. 1 a, b show a schematic representation of a device according to the invention
  • Fuel injection system, 2a, b each have a high pressure pump of a fuel injection system according to the invention in different mounting position,
  • 3 to 6 are each a diagram illustrating the pressure curves and the
  • the fuel injection system shown schematically in FIGS. 1 a and 1 b comprises in each case an electric fuel pump as a prefeed pump 1 and a high-pressure pump 2 for pressurizing the fuel at high pressure.
  • the high-pressure pump 2 has at least one pump element with an element space 6, which is delimited by a pump piston 7.
  • the fuel passes via an inlet valve 3 into the element space 6.
  • the high-pressure fuel is supplied to a high-pressure accumulator 5 via an outlet valve 4.
  • the element space 6 is filled with air.
  • the element space 6 must first be vented.
  • the venting can be done on the one hand via the outlet valve 4, on the other hand on the game between the pump piston 7 and the pump piston 6 receiving guide bore 9, the arrangement of an additional vent valve should be bypassed.
  • the game is so small that an effective venting over this can not be achieved.
  • the sum of the opening pressure of the two valves 3, 4 of the high pressure pump 2 is greater than the pre-feed pressure caused by the feed pump 1 selected.
  • the inlet valve 3 opens while the outlet valve 4 remains closed.
  • a partial filling of the element space 6 is due to the compressibility of the air contained 10 and possibly due to a small vent on the clearance between the pump piston 7 and the guide hole 9 while possible, However, there remains a residual air in the element space 6. Since the exhaust valve 4 remains closed, there is no pressure build-up in the high pressure accumulator. 5
  • the total opening pressure of the valves 3, 4 of the high-pressure pump 2 is selected smaller than the prefeed pressure.
  • the intake valve 3 not only the intake valve 3 but also the exhaust valve 4 opens, so that the air 10 contained in the element space 6 completely escape and the element space 6 can be filled with fuel.
  • the opening of the exhaust valve 4 also causes a pressure build-up in the high pressure accumulator. 5
  • a fast venting depends inter alia on the mounting position of the high-pressure pump 2.
  • Two possible mounting positions are shown in FIGS. 2a and 2b. While Fig. 2a shows a 0 ° mounting position, wherein the angle refers to the inclination of a metering unit 8 of the high-pressure pump 2 with respect to a vertical, in Fig. 2b, a 70 ° mounting position is shown.
  • the 70 ° mounting position proves to be advantageous due to the distribution of the air 10 within the high-pressure pump 2 with a view to rapid venting.
  • FIGS. 3 to 6 Further requirements for rapid filling or venting of the high-pressure pump 2 can be explained with reference to the diagrams of FIGS. 3 to 6.
  • the diagrams each show the pressure curve in the element space 6 (p_chamber space) and in the high-pressure reservoir 5 (p_Rail) as a function of the pre-feed pressure of the prefeed pump 1 (p_EKP). Furthermore, the speed of the high-pressure pump 2 can be taken from the diagrams (n_HDP).
  • the prefeed pressure of the prefeed pump 1 is set to 5 bar for the preliminary venting of the high-pressure pump 2.
  • the opening pressure of the intake valve 3 is 2bar and the opening pressure of the exhaust valve 4 is 4bar.
  • the sum opening pressure of the valves 3, 4 is thus greater than the prefeed pressure.
  • the exhaust valve 4 does not open and no effective venting of the high pressure pump 2 takes place.
  • the opening pressure of the inlet valve 3 can be overcome, so that a low pressure builds up in the piston or element space 6, this, however, remains below the opening pressure of the outlet valve 4.
  • the prefeeder pressure is again set to 5 bar.
  • the opening pressure of the intake valve 3 is only 1 bar and that of the exhaust valve 4 3bar.
  • the sum opening pressure of the valves 3, 4 is thus smaller than the prefeed pressure.
  • the exhaust valve 4 opens the exhaust valve 4, so that in the high pressure accumulator 5 pressure can be built up (p_Rail).
  • the high pressure pump 2 is vented.
  • FIG. 5 and 6 respectively show the pressure curve in the element space 6 and the high-pressure accumulator 5 in dependence on Vor fundamentaldruck the prefeed pump 1 at a first start or restart after Tankleerfahrt
  • the diagram of Figure 5 the arrangement of Fig. 3 and Diagram of FIG. 6, the arrangement of FIG. 4 is based. That is, in the example of FIG. 5, the sum opening pressure of the two valves 3, 4 is larger than the prefeed pressure and, in the example of FIG. 6, the sum opening pressure of the two valves 3, 4 is set smaller than the prefeed pressure.
  • the air 10 present in the element space 6, which is highly compressible, causes the opening pressure of the outlet valve 4 to be reached late or never. This means that the engine does not start.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit einer Vorförderpumpe (1) und einer Hochdruckpumpe (2), wobei die Hochdruckpumpe (2) der Beaufschlagung des Kraftstoffs mit Hochdruck dient und wenigstens ein Pumpenelement mit einem als Einlassventil (3) dienenden ersten Ventil und einem als Auslassventil (4) dienenden zweiten Ventil umfasst. Erfindungsgemäß ist die Vorförderpumpe (1) eine Elektrokraftstoffpumpe, mittels welcher ein Vorförderdruck erzielbar ist, der gleich dem oder größer als der Summenöffnungsdruck der beiden Ventile (3, 4) des Pumpenelementes ist, so dass eine schnelle Befüllung und/oder Entlüftung bei Erststart im Fahrzeugwerk oder bei Wiederstart nach Tankleerfahrt bewirkbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Befüllung und/oder Entlüftung eines solchen Kraftstoffeinspritzsystems.

Description

Beschreibung Titel
Kraftstoffeinspritzsystem sowie Verfahren zur Befüllung und/oder Entlüftung eines Kraftstoffeinspritzsystems
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 . Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Befüllung und/oder Entlüftung eines Kraftstoffeinspritzsystems, beispielsweise bei einem Erststart im Fahrzeugwerk oder bei einem Wiederstart nach Tankleerfahrt.
Stand der Technik
Ein gattungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem geht beispielsweise aus der DE 199 54 695 A1 hervor. Das hierin offenbarte System zur Kraftstoffversorgung von Brennkraftmaschinen weist eine in einem Niederdruckkreislauf angeordnete Niederdruckförderpumpe auf, mittels welcher Kraftstoff aus einem Kraftstofftank einer Hochdruckpumpe zuführbar ist, welche den mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff in einen zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher fördert. Um das Entlüften des Niederdruckkreislaufs, beispielsweise nach Leerfahrt des Kraftstofftanks oder nach Servicearbeiten, zu vereinfachen, wird eine Einrichtung zum gezielten
Druckabbau im Niederdruckkreislauf vorgeschlagen. Die Einrichtung umfasst dabei bevorzugt eine mit dem Kraftstofftank verbundene Rücklaufleitung, in welcher eine Drossel ausgebildet ist. Über die Drossel erfolgt das Entlüften des Niederdruckkreislaufs in den Tank. Gegenüber herkömmlichen Systemen, welche eine Entlüftung des Niederdruckkreislaufs durch die Hochdruckpumpe hindurch in den
Hochdruckspeicher vorsehen, weist das vorgeschlagene System den Vorteil auf, dass die Entlüftung nicht gegen den Öffnungsdruck des Saugventils der Hochdruckpumpe vorgenommen werden muss, was sehr lange dauern kann. Der Entlüftungsvorgang kann durch die vorgeschlagene Einrichtung verkürzt und somit vereinfacht werden. Ein weiteres gattungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem geht aus der DE 198 58 084 C1 hervor. Bei dem hierin vorgestellten System ist zur Entlüftung des Niederdruckbereiches zwischen der Förderpumpe und der Hochdruckpumpe mindestens ein Entlüftungsglied angeordnet, das ausgangsseitig in einen Bereich mit geringerem Druck als im Niederdruckbereich mündet und demzufolge den Niederdruckbereich bereits bei einem Druck entlüftet, der unterhalb des zum Betrieb der Hochdruckpumpe erforderlichen Drucks liegt. Ein Entlüftungsglied kann beispielsweise eine Drossel oder ein Entlüftungsventil sein. Weiterhin wird der Einsatz einer elektrisch angetriebenen Zusatzpumpe zur Unterstützung der Förder- pumpe vorgeschlagen.
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffeinspritzsystem anzugeben, dass bei Erststart oder Wiederstart schnell befüllbar und/oder entlüftbar ist. Des Weiteren soll ein Verfahren angegeben werden, das eine schnelle Befüllung und/oder Entlüftung eines solchen Kraftstoffeinspritzsystems ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Kraftstoffeinspritzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Befüllung und/oder Entlüftung eines Kraftstoffeinspritzsystems mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben.
Offenbarung der Erfindung Das vorgeschlagene Kraftstoffeinspritzsystem umfasst eine Vorförderpumpe sowie eine Hochdruckpumpe. Die Hochdruckpumpe dient der Beaufschlagung des Kraftstoffs mit Hochdruck und umfasst wenigstens ein Pumpenelement mit einem als Einlassventil dienenden ersten Ventil und einem als Auslassventil dienenden zweiten Ventil. Erfindungsgemäß ist die Vorförderpumpe eine Elektrokraftstoff- pumpe, mittels welcher ein Vorförderdruck erzielbar ist, der gleich dem oder größer als der Summenöffnungsdruck der beiden Ventile des Pumpenelementes ist. Auf diese Weise ist eine schnelle Befüllung und/oder Entlüftung bei Erststart im Fahrzeugwerk oder bei Wiederstart nach Tankleerfahrt bewirkbar.
Die Entlüftung erfolgt demnach über die Hochdruckpumpe, das heißt über den Hochdruckbereich, so dass eine Entlüftung des gesamten Systems erzielbar ist. Demzufolge ist sichergestellt, dass der Elementraum eines Pumpenelementes der Hochdruckpumpe vollständig befüllt bzw. wiederbefüllt wird, da die Entlüftung des Elementraumes durch das Öffnen des Auslassventils gewährleistet ist. Denn eine Entlüftung über das Spiel zwischen Pumpenkolben und Führungsbohrung des Pumpenelementes ist aufgrund des reduzierten Spiels moderner Hochdruckpumpen nicht mehr ohne Weiteres möglich. Das reduzierte Spiel bewirkt, dass die eingeschlossene Luft nicht oder nur sehr langsam aus dem Elementraum entweichen kann. Bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystem ist der Vorförderdruck jedoch derart hoch gewählt, dass der Summenöffnungsdruck der Ventile der Hochdruckpumpe überwunden wird, so dass der Hochdruckpfad zur Entlüftung freigegeben wird. Ferner ist sichergestellt, dass sich im Hochdruckbereich befindende Partikel, welche die Ventile zum Klemmen bringen und damit einen Nichtstart bewirken könnten, ausgespült werden. Somit ist auch ein Wiederstart nach einer Kontaminierung gewährleistet.
Eine schnelle Befüllung bei Erststart im Fahrzeugwerk oder bei Wiederstart setzt zunächst eine vollständige Entlüftung des Systems voraus. Denn im System vorhandene Luft wirkt aufgrund ihrer Kompressibilität einem schnellen Druckaufbau im Hochdruckspeicher entgegen. Die vollständige Entlüftung ist durch die Verwendung der Elektrokraftstoffpumpe als Vorförderpumpe und den Vorförderdruck der Vorförderpumpe sichergestellt, der erfindungsgemäß zumindest gleich dem Summenöffnungsdruck der Ventile der Hochdruckpumpe ist.
Die Verwendung einer Elektrokraftstoffpumpe als Vorförderpumpe macht zudem den Einsatz einer elektrisch angetriebenen Zusatzpumpe entbehrlich. Somit kann eine schnelle Befüllung bzw. Entlüftung mit den bereits vorhandenen Komponenten des Kraftstoffeinspritzsystems bewirkt werden. Die Elektrokraftstoffpumpe ist unabhängig von einem Motor betreibbar, so dass das angegebene System insbesondere zur Befüllung bzw. Entlüftung bei einem Erststart im Fahrzeugwerk oder bei einem Wiederstart nach vollständiger Tankleerfahrt geeignet ist. Mit einem schnellen Druckaufbau im Hochdruckspeicher kann demzufolge auch ein schneller Motorstart bewirkt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der mittels der Vorförderpumpe erzielbare Vorförderdruck 4-6bar, beispielsweise 5bar. Weiterhin bevorzugt beträgt der Öffnungsdruck des Einlassventils und/oder des Auslass- ventils 1 -3bar, beispielsweise 2bar. Auf diese Weise kann ein Vorförderdruck eingestellt werden, welcher gleich dem oder größer als der Summenöffnungsdruck der Ventile der Hochdruckpumpe ist. Vorteilhafterweise ist bzw. sind das Einlassventil und/oder das Auslassventil als
Rückschlagventil ausgebildet. Dadurch wird verhindert, dass mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff über das Einlassventil zurück in den Niederdruckbereich und/oder über das Auslassventil aus dem Hochdruckspeicher zurück in den Elementraum des Pumpenelementes strömen kann.
An die Hochdruckpumpe ist bevorzugt ein Hochdruckspeicher, vorzugsweise in Form einer gemeinsamen Speicherleitung, angeschlossen, in welchem ein Druckregelventil aufgenommen ist. Das Druckventil ist zumindest zeitweise während der Befüllung und/oder Entlüftung geschlossen, um einen Druckaufbau im Elementraum und folglich im Hochdruckspeicher zu ermöglichen.
Des Weiteren wird ein Verfahren zur Befüllung und/oder Entlüftung eines vorstehend beschriebenen Kraftstoffeinspritzsystems bei Erststart im Fahrzeugwerk oder bei Wiederstart nach Tankleerfahrt vorgeschlagen, bei welchem erfindungs- gemäß mittels der Vorförderpumpe ein Vorförderdruck eingestellt wird, der größer als der Summenöffnungsdruck der beiden Ventile der Hochdruckpumpe ist. Der Vorförderdruck der Vorförderpumpe vermag somit den Öffnungsdruck der Ventile zu überwinden und die im System vorhandene Luft über den Hochdruckbereich abzuführen. Dadurch können eine optimierte Entlüftung der Hochdruck- pumpe im Stillstand sowie ein schneller Druckaufbau im Hochdruckspeicher bzw. ein schneller Motorstart bewirkt werden. Ferner können etwaige vorhandene, die Startfähigkeit gefährdende Partikel aus dem Hochdruckbereich ausgespült werden. Bevorzugt ist während einer ersten Phase der Befüllung und/oder Entlüftung ein in einem Hochdruckspeicher angeordnetes Druckregelventil geschlossen. Das geschlossene Druckregelventil ermöglicht einen schnellen Druckaufbau. Die Dauer der ersten Phase der Befüllung bzw. Entlüftung entspricht dabei einer Vorbefüllungs- und/oder Vorentlüftungszeit bei stehendem Motor. Vorzugsweise erstreckt sich diese über einen Zeitraum von 10 bis 15 Sekunden. Weiterhin bevorzugt wird das Verfahren bei einer leicht gekippten Anbaulage der Hochdruckpumpe durchgeführt. Als vorteilhaft in Bezug auf eine kurze Befül- lungs- bzw. Entlüftungszeit hat sich anhand von Versuchen eine Anbaulage erwiesen, bei welcher eine Zumesseinheit der Hochdruckpumpe in einem Winkel von 70° aus der Senkrechten heraus gekippt ist.
Des Weiteren hat sich im Rahmen der Versuche herausgestellt, dass der öff- nungsduck des Auslassventils möglichst niedrig gewählt werden sollte. Bei den Versuchen wurde zunächst eine Vorbefüllung bzw. eine Vorentlüftung mittels der Vorförderpumpe bei geschlossenem Druckregelventil durchgeführt. Nach Beendigung der Füll- bzw. Entlüftungsphase, wurde die Hochdruckpumpe gestartet, was bereits kurze Zeit später den Druckaufbau im Hochdruckspeicher zur Folge hatte. Die optimale Vorbefüllungszeit bei stehendem Motor beträgt 10 Sekunden. Die Vorentlüftungszeit kann geringfügig länger gewählt werden. Die Gesamtent- lüftungszeit wird dadurch nicht negativ beeinflusst.
Während der Entlüftung sammelt sich die Luft zunächst in den oben liegenden Bereichen der Hochdruckpumpe, insoweit hat auch die Anbaulage der Hochdruckpumpe Einfluss auf die Füll- bzw. Startzeit. Der zugeführte Kraftstoff beginnt sich mit der Luft zu vermengen, es kommt zur Schaumbildung im Rücklauf der Hochdruckpumpe, über welchen der Abtransport der Luft erfolgt. Mit fortschreitender Entlüftung nimmt die Schaumbildung im Pumpenrücklauf ab, bis die Hochdruckpumpe vollständig entlüftet ist. Der Druckaufbau im Hochdruckspeicher konnte bei einer 70° Anbaulage der Hochdruckpumpe, einem Vorförder- druck von etwa 4bar und einem Öffnungsdruck des Auslassventils von 1 ,2bar bereits nach 15 Sekunden bewirkt werden.
Spätestens nach erfolgtem Druckaufbau im Hochdruckspeicher wird das im Hochdruckspeicher angeordnete Druckregelventil wieder geöffnet.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem sowie das erfindungsgemäße Verfahren werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen: Fig. 1 a, b jeweils eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Kraftstoffeinspritzsystems, Fig. 2a, b jeweils eine Hochdruckpumpe eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems in unterschiedlicher Anbaulage,
Fig. 3 bis 6 jeweils ein Diagramm zur Darstellung der Druckverläufe und der
Hochdruckpumpen-Drehzahl während einer Befüllung und/oder Entlüftung des Systems.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Das in den Fig. 1 a und 1 b schematisch dargestellte Kraftstoffeinspritzsystem um- fasst jeweils eine Elektrokraftstoffpumpe als Vorförderpumpe 1 und eine Hochdruckpumpe 2 zur Beaufschlagung des Kraftstoffs mit Hochdruck. Hierzu weist die Hochdruckpumpe 2 wenigstens ein Pumpenelement mit einem Elementraum 6 auf, der von einem Pumpenkolben 7 begrenzt wird. In den Elementraum 6 gelangt der Kraftstoff über ein Einlassventil 3. Über ein Auslassventil 4 wird der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff einem Hochdruckspeicher 5 zugeführt.
Bei einem Erststart oder bei einem Wiederstart nach Tankleerfahrt ist der Elementraum 6 luftgefüllt. Zur Befüllung mit Kraftstoff muss demnach der Elementraum 6 zunächst entlüftet werden. Die Entlüftung kann einerseits über das Auslassventil 4, andererseits über das Spiel zwischen dem Pumpenkolben 7 und einer den Pumpenkolben 6 aufnehmenden Führungsbohrung 9 erfolgen, soll die Anordnung eines zusätzlichen Entlüftungsventils umgangen werden. Bei modernen Hochdruckpumpen 2 ist das Spiel jedoch derart gering, dass eine wirksame Entlüftung hierüber nicht mehr erzielt werden kann.
Bei dem in der Fig. 1 a dargestellten Kraftstoffeinspritzsystem ist der Summenöffnungsdruck der beiden Ventile 3, 4 der Hochdruckpumpe 2 größer als der mittels der Vorförderpumpe 1 bewirkte Vorförderdruck gewählt. Dies hat zur Folge, dass lediglich das Einlassventil 3 öffnet, während das Auslassventil 4 geschlossen bleibt. Eine Teilbefüllung des Elementraums 6 ist aufgrund der Kompressibilität der enthaltenen Luft 10 und ggf. aufgrund einer geringen Entlüftung über das Spiel zwischen dem Pumpenkolben 7 und der Führungsbohrung 9 zwar möglich, es verbleibt jedoch eine Restluft im Elementraum 6. Da das Auslassventil 4 geschlossen bleibt, erfolgt kein Druckaufbau im Hochdruckspeicher 5.
Bei dem in der Fig. 1 b dargestellten Kraftstoffeinspritzsystem ist der Summenöffnungsdruck der Ventile 3, 4 der Hochdruckpumpe 2 kleiner dem Vorförderdruck gewählt. Somit öffnet nicht nur das Einlassventil 3, sondern auch das Auslassventil 4, so dass die in dem Elementraum 6 enthaltene Luft 10 vollständig entweichen und der Elementraum 6 mit Kraftstoff befüllt werden kann. Das Öffnen des Auslassventils 4 bewirkt ferner einen Druckaufbau im Hochdruckspeicher 5.
Eine schnelle Entlüftung hängt unter anderem von der Anbaulage der Hochdruckpumpe 2 ab. Zwei mögliche Anbaulagen sind in den Fig. 2a und 2b dargestellt. Während die Fig. 2a eine 0° Anbaulage zeigt, wobei sich die Winkelangabe auf die Neigung einer Zumesseinheit 8 der Hochdruckpumpe 2 gegenüber einer Senkrechten bezieht, ist in der Fig. 2b eine 70° Anbaulage dargestellt. Die 70° Anbaulage erweist sich aufgrund der Verteilung der Luft 10 innerhalb der Hochdruckpumpe 2 im Hinblick auf eine schnelle Entlüftung als vorteilhaft.
Weitere Voraussetzungen für eine schnelle Befüllung bzw. Entlüftung der Hochdruckpumpe 2 lassen sich anhand der Diagramme der Fig. 3 bis 6 erläutern. Die Diagramme zeigen jeweils den Druckverlauf im Elementraum 6 (p_Kolbenraum) sowie im Hochdruckspeicher 5 (p_Rail) in Abhängigkeit vom Vorförderdruck der Vorförderpumpe 1 (p_EKP). Ferner ist die Drehzahl der Hochdruckpumpe 2 den Diagrammen entnehmbar (n_HDP).
Bei der dem Diagramm der Fig. 3 zugrunde liegenden Anordnung ist zur Vorentlüftung der Hochdruckpumpe 2 der Vorförderdruck der Vorförderpumpe 1 auf 5bar eingestellt. Der Öffnungsdruck des Einlassventils 3 beträgt 2bar und der Öffnungsdruck des Auslassventils 4 beträgt 4bar. Der Summenöffnungsdruck der Ventile 3, 4 ist somit größer als der Vorförderdruck. Dies hat zur Folge, dass das Auslassventil 4 nicht öffnet und keine wirksame Entlüftung der Hochdruckpumpe 2 erfolgt. Zwar kann der Öffnungsdruck des Einlassventils 3 überwunden werden, so dass sich im Kolben- bzw. Elementraum 6 ein geringer Druck aufbaut, dieser bleibt jedoch unterhalb des Öffnungsdrucks des Auslassventils 4. Bei der dem Diagramm der Fig. 4 zugrunde liegenden Anordnung ist der Vorför- derdruck wiederum auf 5bar eingestellt. Der Öffnungsdruck des Einlassventils 3 beträgt jedoch nur 1 bar und der des Auslassventils 4 3bar. Der Summenöffnungsdruck der Ventile 3, 4 ist somit kleiner als der Vorförderdruck. Im Unterschied zur vorhergehenden Anordnung öffnet das Auslassventil 4, so dass im Hochdruckspeicher 5 Druck aufgebaut werden kann (p_Rail). Dabei wird die Hochdruckpumpe 2 entlüftet.
Die Diagramme der Fig. 5 und 6 zeigen jeweils den Druckverlauf im Elementraum 6 und im Hochdruckspeicher 5 in Abhängigkeit vom Vorförderdruck der Vorförderpumpe 1 bei einem Erststart bzw. Wiederstart nach Tankleerfahrt, wobei dem Diagramm der Fig.5 die Anordnung der Fig. 3 und dem Diagramm der Fig. 6 die Anordnung der Fig. 4 zugrunde liegt. Das heißt, dass bei dem Beispiel der Fig. 5 der Summenöffnungsdruck der beiden Ventile 3, 4 größer als der Vorförderdruck und bei dem Beispiel der Fig. 6 der Summenöffnungsdruck der beiden Ventile 3, 4 kleiner als der Vorförderdruck gewählt ist.
Wie dem Diagramm der Fig. 5 zu entnehmen ist, bewirkt die im Elementraum 6 vorhandene Luft 10, die stark kompressibel ist, dass der Öffnungsdruck des Auslassventils 4 verspätet oder nie erreicht wird. Das heißt, dass der Motor nicht anspringt.
Bei dem Beispiel der Fig. 6 wird dagegen ein Druck im Elementraum 6 aufgebaut, welcher den Öffnungsdruck des Auslassventils 4 zu überwinden vermag. Das Auslassventil 4 öffnet und es baut sich ein Druck im Hochdruckspeicher 5 auf. Wird der Startfreigabedruck im Hochdruckspeicher 5 erreicht, springt auch der Motor an.

Claims

Ansprüche
1 . Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit einer Vorförderpumpe (1 ) und einer Hochdruckpumpe (2), wobei die Hochdruckpumpe (2) der Beaufschlagung des Kraftstoffs mit Hochdruck dient und wenigstens ein Pumpenelement mit einem als Einlassventil (3) dienenden ersten Ventil und einem als Auslassventil (4) dienenden zweiten Ventil umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorförderpumpe (1 ) eine Elektrokraft- stoffpumpe ist, mittels welcher ein Vorförderdruck erzielbar ist, der gleich dem oder größer als der Summenöffnungsdruck der beiden Ventile (3, 4) des Pumpenelementes ist, so dass eine schnelle Befüllung und/oder Entlüftung bei Erststart im Fahrzeugwerk oder bei Wiederstart nach Tankleerfahrt bewirkbar ist.
2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der mittels der Vorförderpumpe (1 ) erzielbare Vorförderdruck 4-6bar, beispielsweise 5bar beträgt.
3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsdruck des Einlassventils (3) und/oder des Auslassventils (4) 1 -3bar, beispielsweise 2bar beträgt.
4. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (3) und/oder das Auslassventil (4) als Rückschlagventil ausgebildet ist bzw. sind.
5. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass an die Hochdruckpumpe (2) ein Hochdruckspeicher (5), vorzugsweise in Form einer gemeinsamen Speicherleitung, angeschlossen und in dem Hochdruckspeicher (5) ein Druckregelventil aufgenommen ist.
6. Verfahren zur Befüllung und/oder Entlüftung eines Kraftstoffeinspritzsystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei Erststart im Fahrzeugwerk oder bei Wiederstart nach Tankleerfahrt,
dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Vorförderpumpe (1 ) ein Vorför- derdruck eingestellt wird, der größer als der Summenöffnungsdruck der beiden Ventile (3, 4) der Hochdruckpumpe (2) ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass während einer ersten Phase der Befüllung und/oder Entlüftung ein in einem Hochdruckspeicher (5) angeordnetes Druckregelventil geschlossen ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass spätestens nach erfolgtem Druckaufbau im Hochdruckspeicher das Druckregelventil geöffnet wird.
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