WO2010106037A1 - Druckentlastungsvorrichtung eines einspritzsystems sowie verfahren zur druckentlastung eines einspritzsystems - Google Patents

Druckentlastungsvorrichtung eines einspritzsystems sowie verfahren zur druckentlastung eines einspritzsystems Download PDF

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WO2010106037A1
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pressure
injection system
fuel
pressure relief
internal combustion
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PCT/EP2010/053328
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Daniel Anetsberger
Reinhard Barth
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Continental Automotive Gmbh
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    • F02M63/0235—Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure
    • F02M63/0245—Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure between the high pressure pump and the common rail

Definitions

  • Pressure relief device of an injection system and method for pressure relief of an injection system
  • the invention relates to a pressure relief device of an injection system of an internal combustion engine, an injection system of an internal combustion engine with a pressure relief device according to the invention as well as a Druckentlastungsverfah- ren an injection system of an internal combustion engine.
  • An injection system of an internal combustion engine usually supplies a plurality of injectors of an internal combustion engine with fuel from a fuel tank.
  • the structure of the injection system will be explained with reference to a common-rail injection system of a diesel engine.
  • other injection systems as well as other fuels are usable.
  • a common-rail injection system fuel is sucked out of the fuel tank by means of a fuel delivery pump.
  • the fuel delivery pump increases the fuel pressure to about two to five bars and is connected to a high pressure pump.
  • the fuel is supplied via a fuel rail (common rail) of the plurality of injectors.
  • the fuel pressure between the high pressure pump and the plurality of injectors is over 1500 bar and is commonly referred to as the high pressure region of the injection system.
  • Excess fuel is returned to the fuel tank from the plurality of injectors via a return line.
  • High-pressure components such as fuel lines and fuel rail lerance, are designed for operation with a defined fuel pressure. Exceeding this defined fuel pressure may lead to partial or complete destruction or damage of the components in the high pressure range. To prevent partial or total destruction or damage, the high pressure section is equipped with a pressure relief device. The pressure relief device in the high pressure range allows the defined fuel pressure in the injection system to be reduced to the defined fuel pressure when a pressure limit value is exceeded.
  • EP 0 678 668 B1 discloses a fuel injection device for internal combustion engines with a pressure relief device.
  • the pressure relief device consists of a pressure relief valve, which additionally has a return line with a rupture disk inserted therein.
  • the rupture disk releases a larger outflow cross section in the return line when a maximum pressure is exceeded. As a result, the pressure relief valve is protected from excessive pressure.
  • the pressure relief valve is actuated if a pressure reduction can not be achieved by regulating the high-pressure pump.
  • a disadvantage of this invention is that after destroying the rupture disk, the defined pressure in the injection system can still be exceeded. As a result, this can damage the components and affect the injection system.
  • the pressure relief device when exceeding a pressure limit above a defined fuel pressure of the injection system of the defined fuel pressure can be reduced to a defined fuel residual pressure, which allows emergency operation of the internal combustion engine.
  • the fuel pressure in an injection system is reduced when a pressure limit is exceeded.
  • the pressure limit is above a defined fuel pressure.
  • the defined fuel pressure corresponds, for example, to a maximum fuel pressure occurring during normal operation of the internal combustion engine.
  • After exceeding the defined fuel pressure is reduced to a defined fuel residual pressure.
  • the fuel residual pressure allows emergency operation of the internal combustion engine.
  • Emergency operation means, for example, that a driver of a motor vehicle is still able to drive to a nearest workshop or from a danger area.
  • One advantage of the present invention is that the fuel pressure in the injection system is lowered permanently to the fuel residual pressure. This prevents a repeated exceeding of the pressure limit value. Consequently, the components of the injection system can not be repeatedly exposed to the excessive pressure. Damage and destruction of the components is accordingly avoidable.
  • the pressure relief device has a throttle and a rupture disc downstream of the throttle. With the help of the rupture disc, the pressure limit is defined. If this pressure limit is exceeded, the rupture disk will be partially or completely destroyed. To prevent unimpeded outflow of fuel, a throttle of the rupture disk is connected upstream. With the help of the throttle, a defined fuel residual pressure can be maintained, which allows the emergency operation of the internal combustion engine.
  • a controlled valve may be used in combination with a pressure sensor connected to a control unit.
  • the pressure limit is stored in the control unit. If the control unit detects a fuel pressure above the stored pressure limit value via the pressure sensor, the valve is activated and opened. When the fuel pressure detected by the pressure sensor corresponds to a fuel residual pressure stored in the control unit, the valve is activated and closed to the extent that the fuel residual pressure is maintained. This can be done, for example, due to a repetitive comparison between defined fuel residual pressure and detected fuel pressure in the control unit.
  • An inventive injection system of an internal combustion engine comprises: a pump with which a defined fuel pressure in the injection system can be generated, a fuel distributor strip, to which a plurality of injectors is connected and which is connected to the pump, and one between the pump and the majority of Injectors arranged pressure relief device, with the exceeding of a pressure limit above the defined fuel pressure the defined fuel pressure can be reduced to a defined fuel residual pressure, which allows an emergency operation of the internal combustion engine.
  • the pressure relief device is arranged between the pump and the plurality of injectors of the internal combustion engine.
  • the pump With the pump, the defined fuel pressure in the injection system can be generated.
  • the pump is a high pressure pump of a common rail injection system. However, it may also be the pump of a gasoline direct injection system.
  • the defined maximum fuel pressure to be generated by the pump corresponds, for example, to a stored maximum fuel pressure during normal operation of the internal combustion engine.
  • the plurality of injectors is connected to the fuel rail.
  • the fuel rail is connected to the pump.
  • the pressure relief device is arranged at a location of the injection system to which it is easily accessible and maintainable in a later arrangement of the injection system in a motor vehicle. These positions may be, for example, a high-pressure outlet of the pump or the fuel rail. With regard to the arrangement on the fuel rail, it is particularly advantageous if the pressure relief device is arranged away from a arranged on the fuel rail pressure sensor on the fuel rail.
  • the injection system is a common-rail injection system of a diesel engine.
  • pressures of up to 2,200 bar occur in the high-pressure region of the injection system.
  • the pump is a high pressure pump of the common rail injection system.
  • the pressure relief device according to the invention can be arranged at any point of the injection system.
  • the properties of the pressure relief device are particularly advantageous in the high pressure region, as mentioned above.
  • the pressure limit value that can be achieved with the pressure relief device is 200 bar above the defined fuel pressure. In this way, pressure fluctuations of up to 200 bar are tolerated by the defined fuel pressure. This makes it possible that the injection system does not allow even with a small fluctuation of the fuel pressure only the emergency operation of the internal combustion engine.
  • the pressure relief device has a throttle with a downstream rupture disk, as stated above.
  • a controlled valve and a pressure sensor can be used which are equipped with a control unit are connected.
  • An inventive pressure relief method of an injection system of an internal combustion engine has the following
  • the pressure relief method reduces the fuel pressure of the injection system when the pressure limit value is exceeded.
  • This pressure limit is above the defined fuel pressure.
  • a reduction can take place both due to a regulation as well as due to an exclusively mechanical device.
  • a rupture disk for example, represents such an exclusively mechanical device.
  • a controlled valve and a pressure sensor are required, which are connected to a control unit. If the control unit determines that the defined fuel pressure has been exceeded due to the fuel pressure detected by the pressure sensor, the valve is triggered and opened. The valve is activated again when the defined residual fuel pressure has been reached. In further operation, the defined fuel residual pressure is maintained due to a corresponding control of the valve.
  • the control requires a check of the fuel pressure detected by the pressure sensor as well as a comparison of this fuel pressure with the defined residual fuel pressure. This can be done, for example, in the control unit.
  • the pressure limit is 200 bar above the defined fuel pressure. In this way, fluctuations around the defined fuel pressure of 200 bar can be tolerated, as shown above.
  • the fuel residual pressure is 500 bar. In this way, an emergency operation of the internal combustion engine is ensured.
  • This embodiment comprises an injection system of an internal combustion engine in which the pressure relief device is mounted.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an injection system according to the prior art
  • Fig. 2 is a schematic representation of the invention mounted in an injection system pressure relief device and
  • FIG. 3 is a flow chart of a pressure relief process according to the invention.
  • a pressure relief device for an injection system 1 according to the prior art is shown.
  • the injection system 1 is a common-rail injection system 1 of a diesel engine.
  • the pressure relief device according to the invention as well as the pressure relief process according to the invention can also be used in other injection systems, for example in an injection system of a direct-injection gasoline engine.
  • other fuels can be used as diesel fuel.
  • the injection system 1 includes a fuel tank 2.
  • the fuel tank 2 is connected via a delivery line 4 with a fuel filter 8 and a fuel delivery pump 12.
  • the flow direction of the fuel is represented by an arrow 6.
  • the fuel delivery pump 12 sucks the fuel from the fuel tank 2 through the delivery line 4 via the fuel filter 8.
  • Both the fuel delivery pump 12 and a high-pressure pump 20 present in the injection system are driven via a drive shaft 10.
  • the fuel leaves the fuel delivery pump 12 with increased compared to the previous state fuel pressure of about 2.5 to about 5 bar through a low pressure line 14.
  • a pressure control valve 16 is installed, which connects the low pressure line 14 to the delivery line 4.
  • the fuel is passed through the low pressure line 14 via an electronic control valve 18 to a high pressure pump 20.
  • the electronic control valve 18 controls the supply amount to the high-pressure pump 20.
  • the high-pressure pump 20 increases the pressure in the injection system to over 1,500 bar, in particular to over 2000 bar.
  • the area between fuel delivery pump 12 and high-pressure pump 20 is generally referred to as a low-pressure region.
  • a high-pressure line 22 leads the fuel under pressure to a fuel rail 24.
  • the fuel rail 24 has a high-pressure sensor 26.
  • 22 multiple injectors 28 are connected to the fuel rail 24 with the help of the high pressure line.
  • four injectors 28 are connected to the fuel rail 24. This area just described between the high pressure pump 20 and the injectors 28 is generally referred to as the high pressure area.
  • the injectors 28 are connected to a return line 30, which directs excess fuel back into the fuel tank 2.
  • a valve 32 and a temperature sensor 34 are disposed between the injectors 28 and the fuel tank 2.
  • Fuel delivery pump 12 and the high-pressure pump 20 has a safety device, which realizes a pressure relief and a fuel return to the fuel tank 2.
  • the safety device has a throttle 40 and a spring-loaded valve 42.
  • the spring-loaded valve 42 is connected downstream of the throttle 40.
  • a return line 44 connects the spring valve 42 via the high-pressure pump 20 and a further return line 46 with the return line 30 of the injectors 28 and thereby with the fuel tank. 2
  • a pressure relief of the high-pressure region of the injection system between the high pressure pump 20 and the plurality of injectors 28 is realized via a spring-loaded pressure limiting valve 50. This is via a return line 52 the pressure relief valve 50 with the return line 30 of the injectors 28 and thus connected to the fuel tank 2. Due to the pressures occurring in the high-pressure area, a safety device different from the low-pressure area is required here.
  • step A corresponds to placing the pressure relief device between the pump 20 and the plurality of injectors 28.
  • Step B in FIG. 3 represents the exceeding of the pressure limit value.
  • the return line 52 is released.
  • the throttle 60 is connected upstream of the rupture disk 62. With the help of the throttle 60, a residual pressure in the fuel injection system 1 is maintained.
  • the subsequent reduction of the defined fuel pressure to the defined residual fuel pressure at step B is represented by step C in FIG. Of the
  • Residual pressure is advantageously 500 bar. This fuel residual pressure allows an emergency operation of the internal combustion engine.
  • This pressure relief device is that the high pressure region is not exposed to a variety of unacceptable, high fuel pressures. Thus, damage or destruction of components in the high-pressure region can be avoided. If the injection system according to the invention is used in a motor vehicle, it can be recognized by a driver due to the emergency running of the internal combustion engine that an excessively high fuel pressure was present. Furthermore, in this way a vehicle can be equipped with the pressure relief device according to the invention. to the next workshop or out of a danger area.
  • a controlled valve (not shown) and a high pressure sensor 26 connected to a controller (not shown) may be used.
  • the control unit determines that the pressure limit value has been exceeded by comparison with the fuel pressure detected by the high-pressure sensor.
  • the valve is then activated and opened until the fuel pressure detected by the high-pressure sensor corresponds to the fuel residual pressure stored in the control unit. This residual fuel pressure is maintained due to a repetitive comparison between the stored fuel residual pressure and the detected fuel pressure.

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Abstract

In dieser Beschreibung sind eine Druckentlastungsvorrichtung eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine, ein Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Druckentlastungsvorrichtung sowie ein Druckentlastungsverfahren eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine offenbart. Ein definierter Kraftstoffdruck des Einspritzsystems wird bei Überschreiten eines Druckgrenzwertes oberhalb eines definierten Kraftstoffdrucks auf einen definierten Kraftstoffrestdruck reduziert, der einen Notbetrieb der Brennkraftmaschine gestattet.

Description

Beschreibung
Druckentlastungsvorrichtung eines Einspritzsystems sowie Verfahren zur Druckentlastung eines Einspritzsystems
Die Erfindung betrifft eine Druckentlastungsvorrichtung eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine, ein Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Druckentlastungsvorrichtung sowie ein Druckentlastungsverfah- ren eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine.
Ein Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine versorgt üblicherweise eine Mehrzahl von Injektoren einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff aus einem Kraftstofftank. Beispielhaft wird der Aufbau des Einspritzsystems anhand eines Common-Rail Einspritzsystems eines Dieselmotors erläutert. Allerdings sind auch andere Einspritzsysteme sowie andere Kraftstoffe verwendbar .
In einem Common-Rail Einspritzsystem wird Kraftstoff mit Hilfe einer Kraftstoffförderpumpe aus dem Kraftstofftank angesaugt. Die Kraftstoffförderpumpe erhöht den Kraftstoffdruck auf ungefähr zwei bis fünf bar und ist mit einer Hochdruckpumpe verbunden. Von der Hochdruckpumpe wird der Kraftstoff über eine Kraftstoffverteilerleiste (Common-Rail) der Mehrzahl von Injektoren zugeleitet. Der Kraftstoffdruck zwischen der Hochdruckpumpe und der Mehrzahl von Injektoren beträgt über 1500 bar und wird allgemein als Hochdruckbereich des Einspritzsystems bezeichnet. Überschüssiger Kraftstoff wird von der Mehrzahl von Injektoren über eine Rücklaufleitung wieder dem Kraftstofftank zugeführt.
Die im Hochdruckbereich vorhandenen Komponenten, wie beispielsweise die Kraftstoffleitungen und die Kraftstoffvertei- lerleiste, sind für den Betrieb mit einem definierten Kraftstoffdruck ausgelegt. Bei Überschreiten dieses definierten Kraftstoffdrucks kann es zu einer teilweisen oder vollständigen Zerstörung oder Beschädigung der Komponenten im Hoch- druckbereich kommen. Um die teilweise oder vollständige Zerstörung oder Beschädigung zu verhindern, ist der Hochdruckbereich mit einer Druckentlastungsvorrichtung ausgestattet. Die Druckentlastungsvorrichtung im Hochdruckbereich gestattet es, den definierten Kraftstoffdruck im Einspritzsystem bei Über- schreiten eines Druckgrenzwertes auf den definierten Kraftstoffdruck abzusenken.
Aus EP 0 678 668 Bl ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Druckentlastungsvorrichtung bekannt. Die Druckentlastungsvorrichtung besteht aus einem Druckbegrenzungsventil, das zusätzlich eine Rücklaufleitung mit einer darin eingesetzten Berstscheibe aufweist. Die Berstscheibe gibt bei Überschreiten eines maximalen Drucks einen vergrößerten Abströmquerschnitt in der Rücklaufleitung frei. Dadurch wird das Druckbegrenzungsventil vor einer zu hohen Druckbelastung geschützt.
Im Betrieb wird das Druckbegrenzungsventil angesteuert, wenn sich eine Druckabsenkung über eine Regelung der Hochdruckpum- pe nicht erreichen lässt. Durch die Ansteuerung strömt Kraftstoff aus dem Einspritzsystem durch das Druckbegrenzungsventil in die Rücklaufleitung. Hat sich der Druck wieder abgesenkt, wird das Druckbegrenzungsventil geschlossen. Übersteigt der Druck beim Öffnen des Druckbegrenzungsventil einen Druckgrenzwert, wird die Berstscheibe zerstört und ein vergrößerter Abströmquerschnitt in der Rücklaufleitung freigegeben. Auf diese Weise wird der Druck wieder auf den definierten Kraftstoffdruck abgesenkt. Sobald die Berstscheibe zerstört worden ist, wird allerdings bei jeder Ansteuerung des Druckbegrenzungsventils der vergrößerte Abströmquerschnitt der Rücklaufleitung verwendet.
Ein Nachteil dieser Erfindung ist, dass nach dem Zerstören der Berstscheibe der definierte Druck im Einspritzsystem weiterhin überschritten werden kann. Im Ergebnis kann dies zur Beschädigung der Komponenten und zur Beeinträchtigung des Einspritzsystems führen.
Es ist weiterhin von Nachteil, dass es aufgrund des vergrößerten Abströmquerschnittes zu schnelleren Druckänderungen im Kraftstoffeinspritzsystem kommt, was eine präzise Steuerung des Druckbegrenzungsventils erfordert.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Druckentlastungsvorrichtung eines Einspritzsystems im Vergleich zum Stand der Technik zu vereinfachen und zu optimieren .
Die oben genannte Aufgabe wird durch eine Druckentlastungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, ein Einspritzsystem mit einer erfindungsgemäßen Druckentlastungsvorrichtung gemäß Anspruch 3 sowie ein Druckentlastungsverfahren eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 9 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen gehen aus der Beschreibung, den Zeichnungen sowie den Unteransprüchen hervor.
Mit der erfindungsgemäßen Druckentlastungsvorrichtung eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine ist bei Überschrei- ten eines Druckgrenzwerts oberhalb eines definierten Kraftstoffdrucks des Einspritzsystems der definierte Kraftstoffdruck auf einen definierten Kraftstoffrestdruck reduzierbar, der einen Notbetrieb der Brennkraftmaschine gestattet. Der Kraftstoffdruck in einem Einspritzsystem wird bei Überschreiten eines Druckgrenzwertes reduziert. Der Druckgrenzwert liegt oberhalb eines definierten Kraftstoffdrucks . Der definierte Kraftstoffdruck entspricht beispielsweise einem im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine maximal auftretenden Kraftstoffdruck. Nach der Überschreitung wird der definierte Kraftstoffdruck auf einen definierten Kraftstoffrestdruck reduziert. Der Kraftstoffrestdruck gestattet einen Notbetrieb der Brennkraftmaschine. Notbetrieb bedeutet beispielsweise, dass ein Fahrer eines Kraftfahrzeugs noch in der Lage ist, zu einer nächstgelegenen Werkstatt oder aus einem Gefahrenbereich zu fahren.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass der Kraft- stoffdruck im Einspritzsystem dauerhaft auf den Kraftstoffrestdruck abgesenkt wird. Dadurch wird ein nochmaliges Überschreiten des Druckgrenzwertes verhindert. Folglich können die Komponenten des Einspritzsystems nicht wiederholt dem zu hohen Druck ausgesetzt werden. Eine Schädigung und Zerstörung der Komponenten ist dementsprechend vermeidbar.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass ein Kraftstoffrestdruck aufrecht erhalten wird, der einen Notbetrieb der Brennkraftmaschine gestattet. Aufgrund dieses Kraftstoffrestdrucks kann ein weiterer Betrieb der Brennkraftmaschine sichergestellt werden. Es kommt also zu keinem vollständigen Ausfall der Brennkraftmaschine aufgrund der Ü- berschreitung des Druckgrenzwertes. Trotzdem ist für einen Nutzer, wie beispielsweise einen Fahrer eines mit der Druck- entlastungsvorrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeugs, die Ü- berschreitung feststellbar, da mit der Brennkraftmaschine nur noch der Notbetrieb realisierbar ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Druckentlastungsvorrichtung eine Drossel sowie eine der Drossel nachgeschaltete Berstscheibe auf. Mit Hilfe der Berstscheibe wird der Druckgrenzwert definiert. Bei Überschreiten dieses Druck- grenzwerts wird die Berstscheibe teilweise oder vollständig zerstört. Um ein ungehindertes Abströmen des Kraftstoffs zu verhindern, ist eine Drossel der Berstscheibe vorgeschaltet. Mit Hilfe der Drossel kann ein definierter Kraftstoffrestdruck aufrecht erhalten werden, der den Notbetrieb der Brenn- kraftmaschine gestattet.
Alternativ zu der Verwendung der Drossel mit der nachgeschalteten Berstscheibe kann ein gesteuertes Ventil in Kombination mit einem Drucksensor verwendet werden, die mit einer Steuer- einheit verbunden sind. In der Steuereinheit ist der Druckgrenzwert hinterlegt. Erfasst die Steuereinheit über den Drucksensor einen Kraftstoffdruck, der über dem hinterlegten Druckgrenzwert liegt, wird das Ventil angesteuert und geöffnet. Wenn der vom Drucksensor erfasste Kraftstoffdruck einem im Steuergerät hinterlegten Kraftstoffrestdruck entspricht, wird das Ventil angesteuert und soweit geschlossen, dass der Kraftstoffrestdruck beibehalten wird. Dies kann beispielsweise aufgrund eines sich wiederholenden Vergleichs zwischen definiertem Kraftstoffrestdruck und erfasstem Kraftstoffdruck im Steuergerät erfolgen.
Ein erfindungsgemäßes Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine umfasst: eine Pumpe, mit der ein definierter Kraftstoffdruck im Einspritzsystem erzeugbar ist, eine Kraftstoffver- teilerleiste, an die eine Mehrzahl von Injektoren angeschlossen ist und die mit der Pumpe verbunden ist, sowie eine zwischen der Pumpe und der Mehrzahl der Injektoren angeordnete Druckentlastungsvorrichtung, mit der bei Überschreiten eines Druckgrenzwertes oberhalb des definierten Kraftstoffdrucks der definierte Kraftstoffdruck auf einen definierten Kraftstoffrestdruck reduzierbar ist, der einen Notbetrieb der Brennkraftmaschine gestattet.
Die erfindungsgemäße Druckentlastungsvorrichtung ist zwischen der Pumpe und der Mehrzahl von Injektoren der Brennkraftmaschine angeordnet. Mit der Pumpe ist der definierte Kraftstoffdruck im Einspritzsystem erzeugbar. Beispielsweise handelt es sich bei der Pumpe um eine Hochdruckpumpe eines Com- mon-Rail Einspritzsystems. Allerdings kann es sich auch um die Pumpe eines Benzindirekteinspritzersystems handeln. Der von der Pumpe maximal zu erzeugende definierte Kraftstoffdruck entspricht beispielsweise im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine einem hinterlegten maximalen Kraftstoff- druck. An die Kraftstoffverteilerleiste ist die Mehrzahl von Injektoren angeschlossen. Die Kraftstoffverteilerleiste ist mit der Pumpe verbunden.
Vorteilhafterweise wird die Druckentlastungsvorrichtung an einer Stelle des Einspritzsystems angeordnet, an der sie bei einer späteren Anordnung des Einspritzsystems in einem Kraftfahrzeug leicht zugänglich und wartbar ist. Bei diesen Positionen kann es sich beispielsweise um einen Hochdruckausgang der Pumpe oder die Kraftstoffverteilerleiste handeln. In Be- zug auf die Anordnung an der Kraftstoffverteilerleiste ist es besonders vorteilhaft, wenn die Druckentlastungsvorrichtung entfernt von einem an der Kraftstoffverteilerleiste angeordneten Drucksensor an der Kraftstoffverteilerleiste angeordnet ist .
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Einspritzsystem um ein Common-Rail-Einspritzsystem eines Dieselmotors. Bei Dieselmotoren treten Drücke von bis zu 2.200 bar im Hochdruckbereich des Einspritzsystems auf. Aus diesem Grund ist es besonders wichtig, eine Druckentlastungsvorrichtung bereitzustellen, die das wiederholte Überschreiten eines definierten Kraftstoffdrucks über einen Kraftstoffdruckgrenzwert hinaus verhindert. Somit sind Schäden an Kom- ponenten des Einspritzsystems vermeidbar.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Pumpe eine Hochdruckpumpe des Common-Rail-Einspritzsystems ist. Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Druckentlastungsvorrichtung an je- der Stelle des Einspritzsystems angeordnet werden. Besonders vorteilhaft sind die Eigenschaften der Druckentlastungsvorrichtung allerdings im Hochdruckbereich, wie oben erwähnt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt der mit der Druckentlastungsvorrichtung realisierbare Druckgrenzwert 200 bar über dem definierten Kraftstoffdruck. Auf diese Weise werden Druckschwankungen von bis zu 200 bar um den definierten Kraftstoffdruck toleriert. Dies gestattet es, dass das Einspritzsystem nicht schon bei einer kleinen Schwankung des Kraftstoffdrucks nur noch den Notbetrieb der Brennkraftmaschine gestattet.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn mit der Druckentlastungsvorrichtung ein definierter Kraftstoffrestdruck von 500 bar realisierbar ist. Dieser Kraftstoffrestdruck gestattet einen Notbetrieb der Brennkraftmaschine. Somit kann ein weiterer Betrieb der Brennkraftmaschine sichergestellt werden.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Druckentlastungsvor- richtung eine Drossel mit einer nachgeschalteten Berstscheibe aufweist, wie oben dargelegt. Anstelle der Kombination aus Berstscheibe und Drossel kann ein gesteuertes Ventil sowie ein Drucksensor verwendet werden, die mit einer Steuereinheit verbunden sind. Die Vorteile dieser Ausführungsform wurden ebenfalls weiter oben beschrieben.
Ein erfindungsgemäßes Druckentlastungsverfahren eines Ein- spritzsystems einer Brennkraftmaschine weist die folgenden
Schritte auf: Anordnen einer Druckentlastungsvorrichtung zwischen einer Pumpe und einer Mehrzahl von Injektoren, Reduzieren eines definierten Kraftstoffdrucks des Einspritzsystems bei Überschreiten eines Druckgrenzwertes oberhalb des defi- nierten Kraftstoffdrucks auf einen definierten Kraftstoffrestdruck, der einen Notbetrieb der Brennkraftmaschine gestattet.
Im Betrieb reduziert das erfindungsgemäße Druckentlastungs- verfahren den Kraftstoffdruck des Einspritzsystems bei Überschreiten des Druckgrenzwertes. Dieser Druckgrenzwert liegt oberhalb des definierten Kraftstoffdrucks . Eine Absenkung kann sowohl aufgrund einer Regelung als auch aufgrund einer ausschließlich mechanischen Vorrichtung stattfinden. Eine Berstscheibe stellt beispielsweise eine solche ausschließlich mechanische Vorrichtung dar. Im Rahmen einer Regelung sind ein gesteuertes Ventil sowie ein Drucksensor erforderlich, die mit einer Steuereinheit verbunden sind. Ermittelt die Steuereinheit aufgrund des vom Drucksensor erfassten Kraft- stoffdrucks eine Überschreitung des definierten Kraftstoffdrucks, wird das Ventil angesteuert und geöffnet. Das Ventil wird erneut angesteuert, wenn der definierte Kraftstoffrestdruck erreicht wurde. Im weiteren Betrieb wird der definierte Kraftstoffrestdruck aufgrund einer entsprechenden Ansteuerung des Ventils aufrechterhalten.
Es erfolgt eine Absenkung auf den Kraftstoffrestdruck, der ausschließlich einen Notbetrieb der Brennkraftmaschine gestattet. Bei der Verwendung der Berstscheibe ist dies über ei- ne vorgeschaltete Drossel realisierbar. Bei der Regelung sind eine Überprüfung des vom Drucksensor erfassten Kraftstoffdrucks sowie ein Vergleich dieses Kraftstoffdrucks mit dem definierten Kraftstoffrestdruck erforderlich. Dies kann bei- spielsweise in der Steuereinheit erfolgen.
Vorteilhafterweise liegt der Druckgrenzwert 200 bar über dem definierten Kraftstoffdruck. Auf diese Weise sind Schwankungen um den definierten Kraftstoffdruck von 200 bar tolerier- bar, wie oben dargestellt.
Weiterhin vorteilhaft ist, dass der Kraftstoffrestdruck 500 bar beträgt. Auf diese Weise ist ein Notbetrieb der Brennkraftmaschine sichergestellt .
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert. Diese Ausführungsform umfasst ein Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, in dem die Druck- entlastungsvorrichtung montiert ist.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Einspritzsys- tems gemäß Stand der Technik,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der in einem Einspritzsystem montierten erfindungsgemäßen Druckentlastungsvorrichtung und
Fig. 3 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Druckentlastungsverfahrens . In Fig. 1 ist eine Druckentlastungsvorrichtung für ein Einspritzsystem 1 gemäß Stand der Technik dargestellt. Das Einspritzsystem 1 ist ein Common-Rail Einspritzsystem 1 eines Dieselmotors. Allerdings kann die erfindungsgemäße Druckent- lastungsvorrichtung sowie das erfindungsgemäße Druckentlastungsverfahren auch in anderen Einspritzsystemen wie beispielsweise in einem Einspritzsystem eines direkteinspritzenden Benzinmotors verwendet werden. Zudem können andere Kraftstoffe als Dieselkraftstoff verwendet werden.
Bezug nehmend auf Fig. 1 weist das Einspritzsystem 1 einen Kraftstofftank 2 auf. Der Kraftstofftank 2 ist über eine Förderleitung 4 mit einem Kraftstofffilter 8 und einer Kraftstoffförderpumpe 12 verbunden. Die Fließrichtung des Kraft- Stoffs wird durch einen Pfeil 6 dargestellt. Die Kraftstoffförderpumpe 12 saugt den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 2 durch die Förderleitung 4 über den Kraftstofffilter 8 an. Sowohl die Kraftstoffförderpumpe 12 als auch eine im Einspritzsystem vorhandene Hochdruckpumpe 20 werden über eine An- triebswelle 10 angetrieben.
Der Kraftstoff verlässt die Kraftstoffförderpumpe 12 mit im Vergleich zum vorherigen Zustand erhöhten Kraftstoffdruck von ungefähr 2,5 bis ungefähr 5 bar durch eine Niederdruckleitung 14. In die Niederdruckleitung 14 ist ein Druckkontrollventil 16 eingebaut, das die Niederdruckleitung 14 mit der Förderleitung 4 verbindet.
Von der Kraftstoffförderpumpe 12 wird der Kraftstoff durch die Niederdruckleitung 14 über ein elektronisches Regelventil 18 zu einer Hochdruckpumpe 20 geleitet. Das elektronische Regelventil 18 regelt die Zulaufmenge zur Hochdruckpumpe 20. Die Hochdruckpumpe 20 erhöht den Druck im Einspritzsystem auf über 1.500 bar, insbesondere auf über 2000 bar. Der Bereich zwischen Kraftstoffförderpumpe 12 und Hochdruckpumpe 20 wird allgemein als Niederdruckbereich bezeichnet.
Eine Hochdruckleitung 22 leitet den so unter Druck stehenden Kraftstoff zu einer Kraftstoffverteilerleiste 24. Die Kraft- stoffverteilerleiste 24 weist einen Hochdrucksensor 26 auf. Weiterhin sind mit Hilfe der Hochdruckleitung 22 mehrere Injektoren 28 an die Kraftstoffverteilerleiste 24 angeschlossen. Vorteilhafterweise sind vier Injektoren 28 an die Kraft- stoffverteilerleiste 24 angeschlossen. Dieser gerade beschriebene Bereich zwischen der Hochdruckpumpe 20 und den Injektoren 28 wird allgemein als Hochdruckbereich bezeichnet.
Die Injektoren 28 sind mit einer Rücklaufleitung 30 verbun- den, die überschüssigen Kraftstoff zurück in den Kraftstofftank 2 leitet. In der Rücklaufleitung 30 sind zwischen den Injektoren 28 und dem Kraftstofftank 2 ein Ventil 32 sowie ein Temperatursensor 34 angeordnet.
Der Niederdruckbereich des Einspritzsystems zwischen der
Kraftstoffförderpumpe 12 und der Hochdruckpumpe 20 weist eine Sicherheitseinrichtung auf, die eine Druckentlastung und eine Kraftstoffrückfuhr zum Kraftstofftank 2 realisiert. Die Sicherheitseinrichtung weist eine Drossel 40 sowie ein federbe- lastetes Ventil 42 auf. Das federbelastete Ventil 42 ist der Drossel 40 nachgeschaltet. Eine Rücklaufleitung 44 verbindet das Federventil 42 über die Hochdruckpumpe 20 und eine weitere Rücklaufleitung 46 mit der Rücklaufleitung 30 der Injektoren 28 und dadurch mit dem Kraftstofftank 2.
Eine Druckentlastung des Hochdruckbereichs des Einspritzsystems zwischen der Hochdruckpumpe 20 und der Mehrzahl der Injektoren 28 ist über ein federbelastetes Druckbegrenzungsventil 50 realisiert. Dieses ist über eine Rücklaufleitung 52 des Druckbegrenzungsventils 50 mit der Rücklaufleitung 30 der Injektoren 28 und somit mit dem Kraftstofftank 2 verbunden. Aufgrund der im Hochdruckbereich auftretenden Drücke ist hier eine vom Niederdruckbereich verschiedene Sicherheitseinrich- tung erforderlich.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des federbelasteten Druckbegrenzungsventils 50 erläutert. Im Einspritzsystem steigt der Kraftstoffdruck über einen definierten Kraftstoff- druck an, beispielsweise über 1600 bar. Überschreitet der
Kraftstoffdruck den Druckgrenzwert des Druckbegrenzungsventils 50 beispielsweise 1800 bar, dann öffnet das Druckbegrenzungsventil 50. Somit kann Kraftstoff durch die Leitung 52 ausströmen. Fällt der Kraftstoffdruck auf den obigen defi- nierten Kraftstoffdruck von 1600 bar ab, schließt das Ventil erneut .
Aufgrund dieser Funktionsweise ist ein mehrmaliges Erreichen des Druckgrenzwertes möglich. Dies kann zu Schäden oder zur Zerstörung der im Hochdruckbereich vorhanden Komponenten führen. Defekte Komponenten des Hochdruckbereichs wirken sich negativ auf das Einspritzverhalten der Brennkraftmaschine aus .
In Fig. 2 ist ein Einspritzsystem mit einer erfindungsgemäßen Druckentlastungsvorrichtung dargestellt. Gleiche Komponenten sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Anstelle des federbelasteten Druckbegrenzungsventils 50 wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform als Druckentlastungsvorrichtung eine Drossel 60 mit einer nachgeschalteten Berstscheibe 62 verwendet. Vorteilhafterweise wird diese Druckentlastungsvorrichtung an einer leicht zugänglichen Stelle des Einspritzsystems wie beispielsweise benachbart zu einem Hochdruckausgang der Hochdruckpumpe 20 oder an der Kraftstoffverteiler- leiste 24 angeordnet. So ist ein einfaches Ersetzen der Berstscheibe realisierbar. Bezug nehmend auf Fig. 3 entspricht Schritt A dem Anordnen der Druckentlastungsvorrichtung zwischen der Pumpe 20 und der Mehrzahl von Injektoren 28.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Druckentlastungsvorrichtung ist im Folgenden beschrieben und wird in Fig. 3 durch die Schritte B und C dargestellt. Steigt der definierte Kraftstoffdruck im Einspritzsystem 1 über den Druckgrenzwert, wird die Berstscheibe 62 teilweise oder vollständig zerstört. Schritt B in Fig. 3 stellt das Überschreiten des Druckgrenzwertes dar. Dadurch wird die Rücklaufleitung 52 freigegeben. Um zu verhindern, dass dadurch der Kraftstoffdruck im Ein- spritzsystem 1 auf Atmosphärendruck absinkt, ist die Drossel 60 der Berstscheibe 62 vorgeschaltet. Mit Hilfe der Drossel 60 ist ein Restdruck im Kraftstoffeinspritzsystem 1 aufrecht erhaltbar. Das sich an Schritt B anschließende Reduzieren des definierten Kraftstoffdrucks auf den definierten Kraftstoff- restdruck ist durch Schritt C in Fig. 3 dargestellt. Der
Restdruck beträgt vorteilhafterweise 500 bar. Dieser Kraftstoffrestdruck gestattet einen Notbetrieb der Brennkraftmaschine .
Ein Vorteil dieser Druckentlastungsvorrichtung ist, dass der Hochdruckbereich nicht einer Vielzahl von unzulässigen, hohen Kraftstoffdrücken ausgesetzt wird. So ist eine Schädigung o- der Zerstörung von Komponenten im Hochdruckbereich vermeidbar. Wird das erfindungsgemäße Einspritzsystem in einem Kraftfahrzeug verwendet ist es für einen Fahrer aufgrund des Notlaufs der Brennkraftmaschine erkennbar, dass ein zu hoher Kraftstoffdruck vorlag. Weiterhin kann auf diese Weise ein Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Druckentlastungsvorrich- tung noch zur nächsten Werkstatt oder aus einem Gefahrenbereich herausgefahren werden.
Anstelle der Drossel 60 mit der nachgeschalteten Berstscheibe 62 kann ein gesteuertes Ventil (nicht gezeigt) und ein Hochdrucksensor 26 verwendet werden, die mit einem Steuergerät (nicht gezeigt) verbunden sind. Im Betrieb wird durch die Steuereinheit ein Überschreiten des Druckgrenzwertes durch den Vergleich mit dem vom Hochdrucksensor erfassten Kraft- stoffdruck festgestellt. Daraufhin wird das Ventil angesteuert und geöffnet, bis der durch den Hochdrucksensor erfasste Kraftstoffdruck dem im Steuergerät hinterlegten Kraftstoffrestdruck entspricht. Dieser Kraftstoffrestdruck wird aufgrund eines sich wiederholenden Vergleichs zwischen dem hin- terlegten Kraftstoffrestdruck und dem erfassten Kraftstoffdruck beibehalten.

Claims

Patentansprüche
1. Eine Druckentlastungsvorrichtung eines Einspritzsystems (1) einer Brennkraftmaschine, mit der bei Überschreiten eines Druckgrenzwerts oberhalb eines definierten Kraftstoffdrucks des Einspritzsystems (1) der definierte Kraftstoffdruck auf einen definierten Kraftstoffrestdruck reduzierbar ist, der einen Notbetrieb der Brenn- kraftmaschine gestattet.
2. Druckentlastungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, die eine Drossel (60) sowie eine der Drossel (60) nachgeschaltete Berstscheibe (62) aufweist.
3. Ein Einspritzsystem (1) einer Brennkraftmaschine umfassend:
a) eine Pumpe, mit der ein definierter Kraftstoffdruck im Einspritzsystem (1) erzeugbar ist,
b) eine Kraftstoffverteilerleiste (24), an die eine Mehrzahl von Injektoren (28) angeschlossen ist und die mit der Pumpe verbunden ist, sowie
c) eine zwischen der Pumpe und der Mehrzahl der Injektoren
(28) angeordnete Druckentlastungsvorrichtung, mit der bei Überschreiten eines Druckgrenzwertes oberhalb des definierten Kraftstoffdrucks der definierte Kraftstoff- druck auf einen definierten Kraftstoffrestdruck reduzierbar ist, der einen Notbetrieb der Brennkraftmaschine gestattet .
4. Einspritzsystem (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Common-Rail Einspritzsystem (1) eines Dieselmotors handelt.
5. Einspritzsystem (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe eine Hochdruckpumpe (20) des Common-Rail Einspritzsystems (1) ist.
6. Einspritzsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, in dem der mit der Druckentlastungsvorrichtung realisierbare Druckgrenzwert 200 bar über dem definierten Kraftstoffdruck liegt.
7. Einspritzsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, in dem mit der Druckentlastungsvorrichtung ein definierter Kraftstoffrestdruck von 500 bar realisierbar ist.
8. Einspritzsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckentlastungsvor- richtung eine Drossel (60) mit einer nachgeschalteten Berstscheibe (62) aufweist.
9. Ein Druckentlastungsverfahren eines Einspritzsystems (1) einer Brennkraftmaschine, das die folgenden Schritte aufweist:
a) Anordnen (A) einer Druckentlastungsvorrichtung zwischen einer Pumpe und einer Mehrzahl von Injektoren (28),
b) Reduzieren (C) eines definierten Kraftstoffdrucks des
Einspritzsystems (1) bei Überschreiten (B) eines Druckgrenzwertes oberhalb des definierten Kraftstoffdrucks auf einen definierten Kraftstoffrestdruck, der einen Notbetrieb der Brennkraftmaschine gestattet.
10. Druckentlastungsverfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckgrenzwert 200 bar über dem definierten Kraftstoffdruck liegt.
11. Druckentlastungsverfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffrestdruck
500 bar beträgt.
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