EP2835526B1 - Ventilanordnung für eine Kraftstoffversorgungsanlage und Kraftstoffversorgungsanlage - Google Patents

Ventilanordnung für eine Kraftstoffversorgungsanlage und Kraftstoffversorgungsanlage Download PDF

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EP2835526B1
EP2835526B1 EP14180094.6A EP14180094A EP2835526B1 EP 2835526 B1 EP2835526 B1 EP 2835526B1 EP 14180094 A EP14180094 A EP 14180094A EP 2835526 B1 EP2835526 B1 EP 2835526B1
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EP
European Patent Office
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pressure
supply system
valve
fuel supply
pressure region
Prior art date
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Not-in-force
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EP14180094.6A
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English (en)
French (fr)
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EP2835526A1 (de
Inventor
Christian Monzert
Andreas Stichnoth
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MAN Energy Solutions SE
Original Assignee
MAN Diesel and Turbo SE
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/005—Pressure relief valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • F02M63/023—Means for varying pressure in common rails
    • F02M63/026—Means for reducing the pressure in common rails at power off

Definitions

  • the invention relates to a valve arrangement for a fuel supply system of an internal combustion engine. Furthermore, the invention relates to a fuel supply system with such a valve arrangement.
  • a common rail fuel supply system per cylinder of the internal combustion engine comprises at least one injector. Fuel can be injected into each of the cylinders of the internal combustion engine via the injectors.
  • the common rail fuel supply system further comprises at least one low pressure pump, at least one high pressure pump and at least one high pressure accumulator to promote fuel from a low pressure region of the common rail fuel supply system in a high pressure region thereof, wherein in the high pressure region between the pumping device and the injectors a permanent high pressure standing pressure accumulator system is provided.
  • the permanently high-pressure accumulator system which is also referred to as a common rail, has one or more storage units.
  • the storage units are connected to the pumping device and each other via high-pressure lines permanently under high pressure.
  • the accumulator system namely the storage units, are further connected to the injectors via high-pressure lines that are temporarily under high pressure as a function of the injection cycle.
  • the high-pressure lines which are temporarily under high pressure depending on the injection stroke, and which connect the injectors to the storage units, are associated with switching valves which deliver fuel to the injectors as a function of the injection cycle.
  • one of the storage units of the accumulator system is assigned a safety valve and a flushing valve.
  • the safety valve and the flushing valve together form a relief device, wherein the safety valve and flushing valve can also be realized by a single valve element.
  • the purge valve can be emptied in the direction of a tank after switching off the engine, the fuel supply system, according to the DE 101 57 135 B4 the control of the purge valve via its own control medium takes place, either pneumatically or electromagnetically.
  • the present invention seeks to provide a novel valve assembly for a fuel supply system and a fuel supply system with such a valve assembly.
  • valve assembly allows automatic relief of the high pressure region and the low pressure region of the fuel supply system after switching off the engine or after switching off a low pressure pump of the fuel supply system, in a mechanical manner, without the need for a pneumatic or electromagnetic or electronic control is required.
  • an automatic pressure relief of the fuel supply system is possible after switching off the engine without control by a control unit.
  • As the control medium of the pressure applied in the fuel supply system anyway of the fuel is used.
  • the pressure relief of the fuel supply system can be done within a few seconds using the valve assembly according to the invention.
  • the injectors of the fuel supply system can be effectively protected against wear.
  • the pressure regulating valve with a pressure connection can be connected to the low-pressure region of the fuel supply system in such a way that, when the operating pressure in the low-pressure region is applied, the pressure regulating valve opens automatically against an adjustable spring force of a spring element.
  • the pilot valve is connected to a first pressure port to the low pressure region of the fuel supply system and with a second pressure port with the interposition of at least one throttle to the high pressure area of the fuel supply system such that when concerns the operating pressure in the low pressure region and concerns of the operating pressure in the high pressure region, the pilot valve closes automatically.
  • the main valve can be connected with the two pressure connections to the high pressure region of the fuel supply system, wherein when applied the operating pressure in the high pressure region, the main valve closes automatically.
  • pilot valve and the main valve open automatically, so that the low-pressure region and the high-pressure region can be emptied into a fuel tank.
  • This interconnection of pilot valve, main valve and pressure control valve is preferred and allows with little effort an automatic, automatic pressure relief of the fuel injection system after switching off the engine or the low pressure pump of the fuel supply system without external control via a control unit.
  • the fuel supply system according to the invention comprises a valve arrangement according to the invention.
  • the present invention relates to a valve assembly for a fuel supply system and a fuel supply system, in particular a common rail fuel supply system, a preferably designed as a large diesel engine or marine diesel engine engine.
  • the basic structure of a designed as a common-rail fuel supply system fuel supply system of an internal combustion engine is familiar to the person skilled in the art and already from the DE 101 57 135 B4 known.
  • the present invention relates to a valve arrangement for such a fuel supply system, which supports the setting of defined operating pressures when starting the internal combustion engine and after the start thereof both in the low pressure region and in the high pressure region of the fuel supply system, and after stopping the engine or the low pressure pump, an automatic, automatic pressure relief of the fuel supply system allows.
  • Fig. 1 shows a block diagram of a valve assembly 10 according to the invention for a fuel supply system, in particular for a common rail fuel supply system designed as a marine diesel engine, wherein the valve assembly 10 includes a pilot valve 11, a main valve 12 and a pressure control valve 13.
  • the valve assembly 10 of Fig. 1 is connectable both to a low pressure region 14 and to a high pressure region 15 of the fuel supply system of the internal combustion engine.
  • the main valve 12 which in the embodiment of the Fig. 1 With two pressure ports 16 and 17, the main valve 12 can be connected to the high-pressure region 15 of the fuel supply system, wherein the two pressure ports 16 and 17 differ with respect to their pressure surfaces.
  • the first pressure port 16 which is connected with the interposition of a throttle 18 to the high pressure region 15 of the fuel supply system, over a larger pressure surface than the second pressure port 17 of the main valve 12, via which the main valve 12 directly without the interposition of a throttle to the high pressure region 15 of Fuel supply system can be connected.
  • a spring element 19 presses the main valve 12 in the in Fig.
  • this spring element 19 may be performed with a relatively small spring force, since the spring element 19 essentially only serves to position the main valve 12 in the unpressurized state. Then, when an operating pressure is built up in the high-pressure region 15 via at least one high-pressure pump, the main valve 12 is also in the in. In the fact that the first pressure port 16 of the main valve 12 has a larger pressure surface than the pressure port 17 Fig. 1 shown closed position pressed.
  • the pilot valve 11 and the pressure control valve 13 are connected to pressure ports 20, 21 to the low pressure region 14 of the fuel supply system, wherein a throttle 22 of the low pressure region 14 damps pressure oscillations in the low pressure region 14. Then, when the low-pressure region 14 is depressurized, the pilot valve 11 by a spring element 23 in the in Fig. 1 shown closed position, wherein the spring element 23 of the pilot valve 11 as well as the spring element 19 of the main valve 12 is designed with a small spring force and in the case of the pilot valve 11 exclusively serves to position the pilot valve 11 in the unpressurized state. Optionally, the spring element 23 can be completely dispensed with.
  • the pilot valve 11, which in the illustrated embodiment of Fig. 1 as well as the main valve 12 is designed as a 2/2-way valve, in addition to the pressure port 21, via which the pilot valve 11 is connected to the low pressure region 14 of the fuel supply system, via a further pressure port 24, via which the pilot valve 11 to the high pressure region 15 connectable is, with the interposition of at least one throttle.
  • Fig. 1 is between the pressure port 24 of the pilot valve 11 and the high-pressure region 15, the aforementioned throttle 18 and another throttle 25 connected.
  • the two pressure ports 21 and 24 of the pilot valve 11 in turn have different pressure surfaces, wherein the pressure surface of the first pressure port 21 is greater than the pressure surface of the second pressure port 24, in such a way that when in the low pressure region 14 and in the high pressure region 15 each corresponding Operating pressure is built, the pilot valve 11 in the in Fig. 1 shown closed position is pressed.
  • the pressure regulating valve 13 can be connected via the pressure port 20 to the low pressure region 14, wherein when the low pressure region 14 is depressurized, an adjustable with respect to its spring force spring element 26, the pressure control valve 13 in the in Fig. 1 shown closed position presses. Then, when an operating pressure is built up in the low pressure region 14, the same is applied to the pressure port 20 and depending on the set spring force of the spring element 26, the pressure control valve 13 out of the closed position, namely such that at the pressure ports 20 and 21 of pressure control valve 13 and Pilot valve 11 sets a constant pressure.
  • the pressure control valve 13 With the help of the pressure control valve 13 and the adjustable spring element 26 can thus be ensured even with pressure fluctuations in the fuel supply system, a constant opening pressure for the main valve 12 in which too high pressure at the pressure port 20 thus also at the pressure port 21 to open the pressure control valve 13, namely until the pressure at a throttle 27 of the pressure control valve 13 has fallen to a desired value.
  • the pressure control valve 13 may be integrated into the piston of the pilot valve 11.
  • valves 11, 12 and 13 of the valve arrangement 10 take over the Fig. 1 shown position.
  • a corresponding injection pressure is applied to injectors, not shown, of the fuel supply system.
  • the pressure port 16 of the main valve 12 is filled, wherein, as already mentioned, the pressure port 16 has a larger pressure surface than the pressure port 17, so that the main valve 12 is kept securely closed after starting the engine.
  • the pressure port 16 of the main valve 12 is not completely sealed, so that a certain amount of fuel due to a so-called gap guidance of the main valve 12 in the direction of a fuel tank or return tank 28 is lost.
  • the leakage of the pressure port 16 of the main valve 12 is in Fig. 1 shown schematically via a throttle 29, but this is not a structurally designed throttle, but only to a loss of fuel from the second pressure port 16 in the direction of the return tank 28 due to the leakage of the pressure port 16 of the main valve 12.
  • the throttle 25 is greater than the throttle 18, so that more fuel can flow out of the pressure port 16 via the throttle 25, as is fed into the same via the throttle 18 in the same.
  • the main valve 12 can also be automatically opened via the pressure at the pressure connection 17 and then automatically and automatically in the direction of the high-pressure region 15 of the fuel supply system after switching off or switching off the internal combustion engine within a few seconds on the return tank 28 to empty or aerate.
  • throttle 30 represents the pressure loss to the return tank 28.
  • the valve assembly 10 thus utilizes the pressure conditions in the low-pressure region 14 and high-pressure region 15 of the fuel supply system to automatically close the pilot valve 11 and the main valve 12 when starting or starting the internal combustion engine and after switching off the internal combustion engine, the pilot valve 11 and the main valve 12 within less Seconds to open automatically.
  • an automatic pressure relief of the fuel supply system is guaranteed after switching off the internal combustion engine without control via a separate control unit.
  • No pneumatic or hydraulic compressed air supply or electromagnetic or other type of control is required.
  • the control medium corresponds to the working medium, ie the fuel, so that there can be no undesired mixing of different media, such as in a pneumatic control for mixing fuel and compressed air.
  • pilot valve 11 and main valve 12 of the valve assembly 10 after switching off the engine and thus the pressure relief of the fuel supply system takes place within a few seconds, so that, for example, fuel injectors can be relieved quickly.
  • the spring elements 19 and 23 of main valve 12 and pilot valve 11 are designed with low spring forces, since they are used in the unpressurized state substantially only the positioning of the corresponding valves 11, 12.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für eine Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Kraftstoffversorgungsanlage mit einer solchen Ventilanordnung.
  • Der grundsätzliche Aufbau einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage ist aus der DE 101 57 135 B4 bekannt. So umfasst eine Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage je Zylinder der Brennkraftmaschine jeweils mindestens einen Injektor. Über die Injektoren ist in jeden der Zylinder der Brennkraftmaschine Kraftstoff einspritzbar. Die Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage umfasst weiterhin eine mindestens eine Niederdruckpumpe, mindestens eine Hochdruckpumpe und mindestens einen Hochdruckspeicher, um Kraftstoff von einem Niederdruckbereich der Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage in einen Hochdruckbereich derselben zu fördern, wobei im Hochdruckbereich zwischen der Pumpeinrichtung und den Injektoren ein permanent unter Hochdruck stehendes Druckspeichersystem vorgesehen ist. Das permanent unter Hochdruck stehende Druckspeichersystem, welches auch als Common-Rail bezeichnet wird, weist eine oder mehrere Speichereinheiten auf. Die Speichereinheiten sind mit der Pumpeinrichtung sowie untereinander über permanent unter Hochdruck stehende Hochdruckleitungen verbunden. Das Druckspeichersystem, nämlich die Speichereinheiten, sind weiterhin über abhängig vom Einspritztakt zeitweise unter Hochdruck stehende Hochdruckleitungen mit den Injektoren verbunden. Den abhängig vom Einspritztakt zeitweise unter Hochdruck stehenden Hochdruckleitungen, welche die Injektoren mit den Speichereinheiten verbinden, sind Schaltventile zugeordnet, die abhängig vom Einspritztakt den Injektoren Kraftstoff zuleiten.
  • Es ist es aus der DE 101 57 135 B4 bekannt, dass einer der Speichereinheiten des Druckspeichersystems ein Sicherheitsventil und ein Spülventil zugeordnet ist. Das Sicherheitsventil und das Spülventil bilden zusammen eine Entlastungseinrichtung, wobei Sicherheitsventil und Spülventil auch von einem einzigen Ventilelement realisiert sein können. Über das Spülventil kann nach Abschalten des Motors die Kraftstoffversorgungsanlage in Richtung auf einen Tank entleert werden, wobei nach der DE 101 57 135 B4 die Ansteuerung des Spülventils über ein eigenes Steuermedium erfolgt, entweder pneumatisch oder elektromagnetisch.
  • Aus der DE 198 07 258 A1 ist eine Ventilanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
  • Aus der DE 10 2004 007 317 A1 und der DE 196 12 413 A1 ist weiterer Stand der Technik bekannt.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Ventilanordnung für eine Kraftstoffversorgungsanlage sowie eine Kraftstoffversorgungsanlage mit einer solchen Ventilanordnung zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Ventilanordnung nach Anspruch 1 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Ventilanordnung ermöglicht eine automatische Entlastung des Hochdruckbereichs sowie des Niederdruckbereichs der Kraftstoffversorgungsanlage nach Abstellen der Brennkraftmaschine bzw. nach Abstellen einer Niederdruckpumpe der Kraftstoffversorgungsanlage, und zwar auf mechanische Art und Weise, ohne dass hierzu eine pneumatische oder eine elektromagnetische oder eine elektronische Ansteuerung erforderlich ist.
  • Somit wird eine selbsttätige Druckentlastung der Kraftstoffversorgungsanlage nach Abschalten des Motors ohne Ansteuerung durch ein Steuergerät ermöglicht. Als Steuermedium wird der ohnehin in der Kraftstoffversorgungsanlage anliegende Druck des Kraftstoffs genutzt. Die Druckentlastung der Kraftstoffversorgungsanlage kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Ventilanordnung innerhalb weniger Sekunden erfolgen. Die Injektoren der Kraftstoffversorgungsanlage können so effektiv vor Verschleiß geschützt werden.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Druckregelventil mit einem Druckanschluss derart an den Niederdruckbereich der Kraftstoffversorgungsanlage anschließbar, dass bei Anliegen des Betriebsdrucks im Niederruckbereich das Druckregelventil entgegen einer einstellbaren Federkraft eines Federelements automatisch öffnet. Das Vorsteuerventil ist mit einem ersten Druckanschluss an den Niederdruckbereich der Kraftstoffversorgungsanlage und mit einem zweiten Druckanschluss unter Zwischenschaltung mindestens einer Drossel an den Hochdruckbereich der Kraftstoffversorgungsanlage derart anschließbar, dass bei Anliegen des Betriebsdrucks im Niederruckbereich und bei Anliegen des Betriebsdrucks im Hochruckbereich das Vorsteuerventil automatisch schließt. Das Hauptventil ist mit den zwei Druckanschlüssen an den Hochruckbereich der Kraftstoffversorgungsanlage anschließbar, wobei bei Anliegen des Betriebsdrucks im Hochruckbereich das Hauptventil automatisch schließt. Dann, wenn der Betriebsdruck im Niederruckbereich der Kraftstoffversorgungsanlage durch Abstellen einer Niederdruckpumpe abfällt, öffnen das Vorsteuerventil und das Hauptventil automatisch, sodass der Niederdruckbereich und der Hochdruckbereich in einen Kraftstofftank entleerbar sind. Diese Verschaltung von Vorsteuerventil, Hauptventil und Druckregelventil ist bevorzugt und erlaubt mit geringem Aufwand eine automatische, selbsttätige Druckentlastung des Kraftstoffeinspritzsystems nach Abschalten der Brennkraftmaschine bzw. der Niederdruckpumpe der Kraftstoffversorgungsanlage ohne externe Ansteuerung über ein Steuergerät.
  • Die erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungsanlage umfasst eine erfindungsgemäße Ventilanordnung.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
    • Fig. 1:
    ein Schema einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung für eine Kraftstoffversorgungsanlage.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für eine Kraftstoffversorgungsanlage und eine Kraftstoffversorgungsanlage, insbesondere eine Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage, einer vorzugsweise als Großdieselmotor oder Schiffsdieselmotor ausgebildeten Brennkraftmaschine.
  • Der grundsätzliche Aufbau einer als Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage ausgebildeten Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine ist dem hier angesprochenen Fachmann geläufig und bereits aus der DE 101 57 135 B4 bekannt. Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für eine derartige Kraftstoffversorgungsanlage, die beim Starten der Brennkraftmaschine sowie nach dem Anlaufen derselben sowohl im Niederdruckbereich als auch im Hochdruckbereich der Kraftstoffversorgungsanlage die Einstellung definierter Betriebsdrücke unterstützt, und die nach Abstellen des Motors bzw. der Niederdruckpumpe eine automatische, selbsttätige Druckentlastung der Kraftstoffversorgungsanlage ermöglicht.
  • Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung 10 für eine Kraftstoffversorgungsanlage, insbesondere für ein Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage einer als Schiffsdieselmotor ausgebildeten Brennkraftmaschine, wobei die Ventilanordnung 10 ein Vorsteuerventil 11, ein Hauptventil 12 und ein Druckregelventil 13 umfasst. Die Ventilanordnung 10 der Fig. 1 ist sowohl an einen Niederdruckbereich 14 als auch an einen Hochdruckbereich 15 der Kraftstoffversorgungsanlage der Brennkraftmaschine anbindbar.
  • Das Hauptventil 12, welches im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist, verfügt über zwei Druckanschlüsse 16 und 17. Mit beiden Druckanschlüssen 16 und 17 ist das Hauptventil 12 an den Hochdruckbereich 15 der Kraftstoffversorgungsanlage anschließbar, wobei sich die beiden Druckanschlüsse 16 und 17 hinsichtlich ihrer Druckflächen unterscheiden. So verfügt der erste Druckanschluss 16, der unter Zwischenschaltung einer Drossel 18 an den Hochdruckbereich 15 der Kraftstoffversorgungsanlage anschließbar ist, über eine größere Druckfläche als der zweite Druckanschluss 17 des Hauptventils 12, über welchen das Hauptventil 12 unmittelbar ohne Zwischenschaltung einer Drossel an den Hochdruckbereich 15 der Kraftstoffversorgungsanlage anschließbar ist. Dann, wenn der Hochdruckbereich 15 der Kraftstoffversorgungsanlage drucklos ist, drückt ein Federelement 19 das Hauptventil 12 in die in Fig. 1 gezeigte Schließstellung, wobei dieses Federelement 19 mit einer relativ geringen Federkraft ausgeführt sein kann, da das Federelement 19 im Wesentlichen nur der Positionierung des Hauptventils 12 im drucklosen Zustand dient. Dann, wenn im Hochdruckbereich 15 über mindestens ein Hochdruckpumpe ein Betriebsdruck aufgebaut ist, wird bedingt dadurch, dass der erste Druckanschluss 16 des Hauptventils 12 eine größere Druckfläche aufweist als der Druckanschluss 17, das Hauptventil 12 ebenfalls in die in Fig. 1 gezeigte Schließstellung gedrückt.
  • Das Vorsteuerventil 11 sowie das Druckregelventil 13 sind mit Druckanschlüssen 20, 21 an den Niederdruckbereich 14 der Kraftstoffversorgungsanlage anschließbar, wobei eine Drossel 22 des Niederdruckbereichs 14 Druckschwingungen im Niederdruckbereich 14 dämpft. Dann, wenn der Niederdruckbereich 14 drucklos ist, wird das Vorsteuerventil 11 von einem Federelement 23 in die in Fig. 1 gezeigte Schließstellung gedrückt, wobei das Federelement 23 des Vorsteuerventils 11 ebenso wie das Federelement 19 des Hauptventils 12 mit einer geringen Federkraft ausgeführt ist und im Falle des Vorsteuerventils 11 ausschließlich dazu dient, das Vorsteuerventil 11 im drucklosen Zustand zu positionieren. Gegebenenfalls kann auf das Federelement 23 vollständig verzichtet werden.
  • Das Vorsteuerventil 11, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ebenso wie das Hauptventil 12 als 2/2-Wegeventil ausgeführt ist, verfügt neben dem Druckanschluss 21, über welches das Vorsteuerventil 11 an den Niederdruckbereich 14 der Kraftstoffversorgungsanlage anschließbar ist, über einen weiteren Druckanschluss 24, über welchen das Vorsteuerventil 11 an den Hochdruckbereich 15 anbindbar ist, und zwar unter Zwischenschaltung mindestens einer Drossel. In Fig. 1 ist zwischen den Druckanschluss 24 des Vorsteuerventils 11 und den Hochdruckbereich 15 die bereits erwähnte Drossel 18 und eine weitere Drossel 25 geschaltet. Die beiden Druckanschlüsse 21 und 24 des Vorsteuerventils 11 verfügen wiederum über unterschiedliche Druckflächen, wobei die Druckfläche des ersten Druckanschlusses 21 größer ist als die Druckfläche des zweiten Druckanschluss 24, und zwar derart, dass dann, wenn im Niederdruckbereich 14 und im Hochdruckbereich 15 jeweils der entsprechende Betriebsdruck aufgebaut ist, das Vorsteuerventil 11 in die in Fig. 1 gezeigte Schließstellung gedrückt ist.
  • Wie oben bereits ausgeführt, ist das Druckregelventil 13 über den Druckanschluss 20 an den Niederdruckbereich 14 anschließbar, wobei dann, wenn der Niederdruckbereich 14 drucklos ist, ein hinsichtlich seiner Federkraft einstellbares Federelement 26 das Druckregelventil 13 in die in Fig. 1 gezeigte Schließstellung drückt. Dann, wenn im Niederdruckbereich 14 ein Betriebsdruck aufgebaut ist, liegt derselbe am Druckanschluss 20 an und dückt abhängig von der eingestellten Federkraft des Federelements 26 das Druckregelventil 13 aus der Schließstellung heraus, nämlich derart, dass sich an den Druckanschlüssen 20 und 21 von Druckregelventil 13 und Vorsteuerventil 11 ein konstanter Druck einstellt. Mit Hilfe des Druckregelventils 13 und dem einstellbaren Federelement 26 kann demnach auch bei Druckschwankungen im Kraftstoffversorgungssystem ein konstanter Öffnungsdruck für das Hauptventil 12 gewährleistet werden, in dem ein zu hoher Druck am Druckanschluss 20 damit auch am Druckanschluss 21 zum Öffnen des Druckregelventils 13 führt, und zwar solange, bis der Druck an einer Drossel 27 des Druckregelventils 13 auf einen gewünschten Wert gefallen ist. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass das Druckregelventil 13 in den Kolben des Vorsteuerventils 11 integriert sein kann.
  • Bei abgeschalteter Brennkraftmaschine, also dann, wenn infolge einer stillstehenden Niederdruckpumpe des Niederdruckbereichs 17 und stillstehender Hochdruckpumpen des Hochdruckbereichs 15 die Kraftstoffversorgungsanlage drucklos ist, nehmen die Ventile 11, 12 und 13 der Ventilanordnung 10 die in Fig. 1 gezeigte Position ein.
  • Beim Starten der Brennkraftmaschine sowie beim Starten der Niederdruckpumpe des Niederdruckbereichs 14 der Kraftstoffversorgungsanlage wird an den Druckanschlüssen 20 und 21 von Druckregelventil 13 und Vorsteuerventil 11 ein Druck aufgebaut, der über das Druckregelventil 13 konstant gehalten wird und das Vorsteuerventil 11 in die in Fig. 1 gezeigte Schließstellung drückt. Beim Starten der Brennkraftmaschine läuft auch die oder jede Hochdruckpumpe des Hochdruckbereichs 15 an, wobei bedingt durch die Ausgestaltung der Druckanschlüsse 16 und 17 das Hauptventil 12 den Hochdruckbereich 15 der Kraftstoffversorgungsanlage bei Anliegen des Betriebsdrucks im Hochdruckbereich 15 geschlossen hält. Wie bereits ausgeführt, werden Druckschwankungen im Niederdruckbereich 14 der Kraftstoffversorgungsanlage über die Drossel 22 gedämpft, wobei das Druckregelventil 13 den Öffnungsdruck für das Hauptventil 12 bei Druckschwankungen in der Kraftstoffversorgungsanlage konstant hält.
  • Nach dem Anlaufen der Brennkraftmaschine und dem entsprechenden Aufbauen des Betriebsdrucks im Niederdruckbereich 14 sowie im Hochdruckbereich 15 über die Niederdruckpumpe des Niederdruckbereichs 14 sowie die oder jede Hochdruckpumpe des Hochdruckbereichs 15 steht an nicht gezeigten Injektoren der Kraftstoffversorgungsanlage ein entsprechender Einspritzdruck an. Über die Drossel 18 wird der Druckanschluss 16 des Hauptventils 12 befüllt, wobei, wie bereits erwähnt, der Druckanschluss 16 eine größere Druckfläche aufweist als der Druckanschluss 17, sodass das Hauptventil 12 nach Anlaufen der Brennkraftmaschine sicher geschlossen gehalten wird.
  • Der Druckanschluss 16 des Hauptventils 12 ist nicht vollkommen dicht, sodass eine gewisse Kraftstoffmenge aufgrund einer sogenannten Spaltführung des Hauptventils 12 in Richtung auf einen Kraftstofftank bzw. Rücklauftank 28 verlorengeht. Die Undichtheit des Druckanschlusses 16 des Hauptventils 12 ist in Fig. 1 schematisiert über eine Drossel 29 dargestellt, wobei es sich hierbei jedoch nicht um eine konstruktiv ausgeführte Drossel handelt, sondern lediglich um einen Kraftstoffverlust aus dem zweiten Druckanschluss 16 in Richtung auf den Rücklauftank 28 infolge der Undichtheit des Druckanschlusses 16 des Hauptventils 12. Über die Drossel 18 wird jedoch mehr Kraftstoff nachgeführt, als im Sinne der prinzipiellen Drossel 29 infolge der Undichtheit des Druckanschlusses 16 in Richtung auf den Rücklauftank 28 abgeführt wird, sodass der Druck am Druckanschluss 16 des Hauptventils 12 aufrechterhalten werden kann und so der Hochdruckbereich 15 der Kraftstoffversorgungsanlage geschlossen gehalten werden kann.
  • Dann, wenn die Brennkraftmaschine abgestellt wird und demnach die Niederdruckpumpe des Niederdruckbereichs 14 sowie die oder jede Hochdruckpumpe des Hochdruckbereichs 15 abgestellt wird, baut sich der Druck in der Kraftstoffversorgungsanlage schnell ab. Dadurch sinkt der Druck am Druckanschluss 21 des Vorsteuerventils 11, wobei dann infolge des noch anliegenden, höheren Drucks im Hochdruckbereich 15 der Kraftstoffversorgungsanlage, der unter Zwischenschaltung der Drosseln 18 und 25 am Druckanschluss 24 des Vorsteuerventils 11 anliegt, das Vorsteuerventil 11 automatisch geöffnet wird. Hiermit kann dann durch Ausnutzen der Druckverhältnisse in der Kraftstoffversorgungsanlage der Niederdruckbereich 14 automatisch innerhalb weniger Sekunden nach Abstellen der Brennkraftmaschine in Richtung auf den Rücklauftank 28 entleert bzw. entlüftet werden.
  • In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass die Drossel 25 größer als die Drossel 18, sodass über die Drossel 25 mehr Kraftstoff aus dem Druckanschluss 16 abfließen kann, als über die Drossel 18 in denselben nachgefördert wird. Durch diese Reduzierung des Drucks am Druckanschluss 16 des Hauptventils 12 kann auch das Hauptventil 12 über den Druck am Druckanschluss 17 automatisch geöffnet werden, um dann auch den Hochdruckbereich 15 der Kraftstoffversorgungsanlage nach dem Abstellen bzw. Abschalten der Brennkraftmaschine innerhalb weniger Sekunden automatisch und selbsttätig in Richtung auf den Rücklauftank 28 zu entleeren bzw. zu belüften.
  • Die in Fig. 1 gezeigte Drossel 30 stellt den Druckverlust zum Rücklauftank 28 dar.
  • Die erfindungsgemäße Ventilanordnung 10 nutzt demnach die Druckverhältnisse im Niederdruckbereich 14 und Hochdruckbereich 15 der Kraftstoffversorgungsanlage aus, um beim Starten bzw. Anlaufen der Brennkraftmaschine das Vorsteuerventil 11 und das Hauptventil 12 selbsttätig zu schließen und nach Abschalten der Brennkraftmaschine das Vorsteuerventil 11 und das Hauptventil 12 innerhalb weniger Sekunden automatisch zu öffnen. Hierdurch wird eine selbsttätige Druckentlastung der Kraftstoffversorgungsanlage nach Abschalten der Brennkraftmaschine ohne Ansteuerung über ein separates Steuergerät gewährleistet. Es ist keine pneumatische oder hydraulische Druckluftversorgung oder elektromagnetische oder andersartige Ansteuerung erforderlich. Das Steuermedium entspricht dem Arbeitsmedium, also dem Kraftstoff, sodass es zu keinen unterwünschten Durchmischungen verschiedener Medien kommen kann, so zum Beispiel bei einer pneumatischen Ansteuerung zur Durchmischung von Kraftstoff und Druckluft. Das Öffnen von Vorsteuerventil 11 und Hauptventil 12 der erfindungsgemäßen Ventilanordnung 10 nach Abschalten des Motors und damit die Druckentlastung der Kraftstoffversorgungsanlage erfolgt innerhalb weniger Sekunden, sodass zum Beispiel Kraftstoffinjektoren schnell entlastet werden können. Die Federelemente 19 und 23 von Hauptventil 12 und Vorsteuerventil 11 sind mit geringen Federkräften ausgeführt, da dieselben im drucklosen Zustand im Wesentlichen nur der Positionierung der entsprechenden Ventile 11, 12 dienen.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Ventilanordnung
    11
    Vorsteuerventil
    12
    Hauptventil
    13
    Druckregelventil
    14
    Niederdruckbereich
    15
    Hochdruckbereich
    16
    Druckanschluss
    17
    Druckanschluss
    18
    Drossel
    19
    Federelement
    20
    Druckanschluss
    21
    Druckanschluss
    22
    Drossel
    23
    Federelement
    24
    Druckanschluss
    25
    Drossel
    26
    Federelement
    27
    Drossel
    28
    Rücklauftank
    29
    Drossel
    30
    Drossel

Claims (5)

  1. Ventilanordnung (10) für eine Kraftstoffversorgungsanlage, insbesondere für eine Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage einer als Schiffsdieselmotor ausgebildeten Brennkraftmaschine, mit einem Vorsteuerventil (11), einem Hauptventil (12) und einem Druckregelventil (13), wobei das Hauptventil (12) mit Druckanschlüssen (16, 17) an einen Hochdruckbereich (15) der Kraftstoffversorgungsanlage anschließbar ist, und wobei sowohl das Vorsteuerventil (11) als auch das Druckregelventil (13) mit Druckanschlüssen (20, 21) an einen Niederdruckbereich (4) der Kraftstoffversorgungsanlage anschließbar sind, nämlich derart, dass das Vorsteuerventil (11), das Hauptventil (12) und das Druckregelventil (13) abhängig vom Druck im Niederdruckbereich (14) und/oder abhängig vom Druck im Hochdruckbereich (15) automatisch ansteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptventil (12) mit zwei Druckanschlüssen (16, 17), die sich hinsichtlich ihrer Druckflächen unterscheiden, an den Hochruckbereich (15) der Kraftstoffversorgungsanlage derart anschließbar ist, dass bei Anliegen des Betriebsdrucks im Hochruckbereich (15) das Hauptventil (12) automatisch schließt, wobei ein erster, in Schließrichtung wirkender Druckanschluss (16) des Hauptventils (12), der eine relativ große Druckfläche aufweist, unter Zwischenschaltung mindestens einer Drossel (18) an den Hochdruckbereich (15) der Kraftstoffversorgungsanlage anschließbar ist, und wobei ein zweiter, in Öffnungsrichtung wirkender Druckanschluss (17) des Hauptventils (12), der eine relativ kleine Druckfläche aufweist, unmittelbar an den Hochdruckbereich (15) der Kraftstoffversorgungsanlage anschließbar ist..
  2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelventil (13) mit einem Druckanschluss (20) derart an den Niederdruckbereich (14) anschließbar ist, dass bei Anliegen des Betriebsdrucks im Niederruckbereich (14) das Druckregelventil (13) entgegen einer einstellbaren Federkraft eines Federelements (26) unter Gewährleistung eines konstanten Betriebsdrucks im Niederruckbereich (14) automatisch öffnet.
  3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil (11) mit einem ersten Druckanschluss (21) an den Niederdruckbereich (14) der Kraftstoffversorgungsanlage und mit einem zweiten Druckanschluss (24) unter Zwischenschaltung mindestens einer Drossel (18, 25) an den Hochdruckbereich (15) der Kraftstoffversorgungsanlage derart anschließbar ist, dass bei Anliegen des Betriebsdrucks im Niederruckbereich (14) und bei Anliegen des Betriebsdrucks im Hochruckbereich (15) das Vorsteuerventil (11) automatisch schließt.
  4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das das Vorsteuerventil (11) und das Hauptventil (12) als 2/2-Wegeventile ausgebildet sind.
  5. Kraftstoffversorgungsanlage, insbesondere Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage einer als Schiffsdieselmotor ausgebildeten Brennkraftmaschine, mit einem Niederdruckbereich (14) und mit einem Hochdruckbereich (15), gekennzeichnet durch eine Ventilanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
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