WO2011000599A1 - Kraftstoffsystem für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffsystem für eine brennkraftmaschine Download PDF

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WO2011000599A1
WO2011000599A1 PCT/EP2010/055891 EP2010055891W WO2011000599A1 WO 2011000599 A1 WO2011000599 A1 WO 2011000599A1 EP 2010055891 W EP2010055891 W EP 2010055891W WO 2011000599 A1 WO2011000599 A1 WO 2011000599A1
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pressure
pump
fuel
line
fuel system
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Christian Langenbach
Achim Koehler
Jens Grieb
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M69/46—Details, component parts or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus covered by groups F02M69/02 - F02M69/44
    • F02M69/54—Arrangement of fuel pressure regulators

Definitions

  • the invention relates to a fuel system for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • DE 199 26 308 A1 shows a common rail fuel system in which a prefeed pump delivers a fuel flow via a fuel line from a tank to a high-pressure pump. Between pre-feed pump and
  • High-pressure pump is arranged a metering device with which the amount of fuel reaching the high-pressure pump can be influenced.
  • a zero feed line in which a zero-feed throttle is arranged, opens.
  • About the zero feed line is one when closed
  • the object of the invention is to improve the efficiency of the fuel system.
  • suction means is a pressure reduction in the zero feed line or at the end, so that an opening pressure of an intake valve of the
  • High pressure pump can remain low, which improves their efficiency (the opening pressure of the intake valve must always be higher than the highest occurring pressure level plus the required differential pressure across the zero delivery line and possibly there existing zero flow throttle with a safety margin and taking into account a lifetime drift).
  • the diameter of the zero feed throttle can be kept relatively small, so that in the normal delivery case only comparatively little fuel on the zero feed line "lost". This improves the filling of a delivery chamber of the high-pressure pump, and especially when starting the efficiency when the necessary pressure for this almost alone must be applied by the prefeed pump.
  • the suction means comprise a Venturi nozzle.
  • the zero feed line opens into that region of the Venturi nozzle, in which the lowest pressure prevails.
  • a Venturi nozzle builds easily and without moving parts. It is therefore inexpensive and works practically wear-free. Since in a fuel system almost always necessary for the operation of a venturi fuel flows are present, no additional drives for the Venturi nozzle are necessary.
  • the fuel system has a pressure regulating valve for regulating the pressure in a lying between the feed pump and high pressure pump low pressure region, and when the Venturi nozzle is arranged in a Abêtön the pressure control valve.
  • Pressure control valve controls in general then a lot of fuel from when the metering device is closed.
  • the suction power of the Venturi nozzle is particularly large if and only if due to the closed
  • the invention works even more effectively when the spill line, in which the venturi nozzle is arranged, opens into a feed line to the prefeed pump. This makes it possible to promote the leakage fuel immediately back to the input of the prefeed pump to him back into the fuel circuit for operating the internal combustion engine or for lubricating and cooling the
  • the diversion line in which the Venturi nozzle is arranged, opens into a return line, which leads back into a fuel tank.
  • the recirculated fuel may cool in the fuel tank, which facilitates the temperature management of the fuel system.
  • the Venturi nozzle is arranged in a feed line of the pressure regulating valve. If the pressure regulating valve has a plurality of diversion lines, to which different opening pressures of the pressure regulating valve are assigned, the function of the Venturi nozzle is ensured, regardless of which diversion line is currently active.
  • the feed line is part of a lubricating and / or cooling line of the high-pressure pump, and that the pressure regulating valve has a first opening pressure, from which it connects the feed line to a return line. This ensures that the Venturi nozzle is already at a comparatively low pressure in the low pressure range,
  • Return line for returning a bearing leakage comprises, and that in the return line to the high pressure pump out locking spring-loaded check valve is arranged.
  • the check valve ensures that the fuel pressure can be built up faster when starting. It is also advantageous that a spring-loaded check valve or a pressure limiting valve is arranged parallel to the prefeed pump, which opens in the direction of feed pump inlet.
  • Pressure relief valve has the task, for example, in the case of using a pressure-side fuel filter (upstream of the prefeed pump) in a possible blockage of the filter the
  • Pre-feed pump to protect against overload.
  • a warning signal for example. Issued to a dashboard of the motor vehicle to free the filter from the blockage, or replace the filter.
  • a hand pump is provided for filling the fuel system, for example after a repair or maintenance. Therefore, it is advantageous for such an embodiment that a spring-loaded non-return or a pressure limiting valve is arranged parallel to the prefeed pump, which opens in the direction of the high-pressure pump inlet. This valve is when filling a bypass to the feed pump, so not the entire
  • Fuel must be pumped through the pre-feed pump for filling.
  • FIG. 1 shows a fuel system in a first embodiment with a
  • Figure 2 is a sectional view of the Venturi nozzle of Figure 1;
  • FIG. 3 shows a fuel system in a second embodiment with a
  • Figure 4 shows a fuel system in a third embodiment with a
  • Zero delivery line which opens in a Venturi nozzle in a return line of a pressure control valve
  • Figure 5 shows the fuel system of Figure 1 with a check valve in one
  • FIG. 6 shows the fuel system of Figure 1 with a check valve in one
  • Figure 7 shows a fuel system in a fourth embodiment with a
  • High-pressure pump of Figure 1 is arranged.
  • FIG. 1 shows a fuel system 10 which is designed for a so-called common-rail injection system of an internal combustion engine 12.
  • fuel is conveyed under high pressure into a fuel rail (common rail) 14 and stored there, wherein fuel injectors 16 are connected to the fuel rail 14, injecting the fuel under high pressure into combustion chambers 18 of the internal combustion engine 12.
  • fuel rail common rail
  • the fuel is from a fuel tank 20 of a motor vehicle
  • Fuel path opens first for lubrication of drive parts in one
  • a high-pressure pump 30 which is preferably designed as a mechanically driven radial piston pump.
  • the course of the fuel in the fuel system 10 is in the drawing with arrows
  • the flow flow of the fuel behind the drive and crank chamber 28 is divided into two parts.
  • the first output of the fuel is a service line 32 to
  • the second output is a Supply return line 34 of a fuel circuit for lubricating and cooling the high pressure pump 30th
  • the fuel is supplied in the flow direction via a further fuel filter 35 to a metering device 36, which is designed as an electromagnetically controllable, proportional spring-loaded slide valve.
  • the metering device 36 is thus arranged fluidically or hydraulically between the prefeed pump 26 and the high-pressure pump 30 and serves for metering the fuel for the high-pressure pump 30. Downstream of the metering device 36, the fuel flow is divided into two again. On the one hand branches off a zero feed line 38, which opens via a fuel filter 39 in a Venturi nozzle 40. A detailed description of the Venturi nozzle 40 follows later.
  • a delivery line 42 branches off from the metering device 36, which discharges via a suction valve 44 into a delivery chamber 46 of the high-pressure pump 30, which via a blocking to the high pressure pump 30 back
  • Check valve 48 is connected to the fuel rail 14.
  • the fuel located in the drive and crank chamber 28 is fed in the flow direction via a further fuel filter 50 to a pressure control valve 52 which acts as a spring-loaded
  • Piston spool valve is designed with two switching stages.
  • Supply return 34 thus also provides the control of the
  • the pressure control valve 52 includes 34 adjacent to the input for the supply return line three outputs.
  • the fuel is conveyed in a return line 54 via a throttle 56 in the fuel tank 20, in the second switching stage - at higher fuel jerk in the supply return line 34 - the fuel in a Flow line 58 promoted, in which the Venturi nozzle 40 is arranged.
  • the return line 54 and the flow line 58 thus represent Abêtönen the pressure control valve 52.
  • the flow line 58 opens into the fuel delivery line 22.
  • a third output 60 of the pressure control valve 52 is only used to equalize the pressure when moving the spool in the pressure control valve 52.
  • the high-pressure pump 30 usually has two bearing points for supporting a rotary shaft of an eccentric. These bearings can also leak fuel leakage.
  • the two bearings are in Figure 1 as chokes
  • the leakage of the bearings 63 is returned via the return line 54 to the fuel tank 20.
  • Venturi nozzle 40 is shown in section in FIG. It consists of a smooth-walled on an outer tube 64 with a narrowing of the inner cross-section D by two oppositely directed cones 66 and 68, which are brought together in the region of their smallest diameter D.
  • the two cones 66 and 68 have the same tapered cross section D and the same expanded cross-section 3D. All edges inside the tube
  • the expanded cross section 3D is about three times as large as the tapered cross section D.
  • the cone 66 has approximately the length of the tapered cross section D; the length of the cone 68 in the flow direction 70 has a length 3-5D of about three to five times the length of the tapered
  • a removal channel 72 is provided perpendicular to the tube 64.
  • the cross-section of the take-off channel 72 is substantially smaller relative to the cross-section D and is dimensioned so that it represents a throttle cross section of a zero-feed throttle.
  • the zero-delivery line 38 is connected to this zero-feed throttle 72, whereas the pipe 64 is part of the flow line 58.
  • a channel in a housing of the high-pressure pump 30 may have the Venturi nozzle 40 as an injection-molded part.
  • the Venturi nozzle 40 could also alternatively as a
  • venturi 40 functions as follows in the present invention:
  • Zero delivery throttle 72 a correspondingly low pressure. This creates between the mouth of the zero feed throttle 72 in the interior of the Venturi nozzle 40 and the beginning of the zero feed line 38, a pressure difference through which
  • the fuel system 10 in the embodiment shown in Figure 1 thus operates as follows:
  • Fuel tank 20 sucked through the fuel delivery line 22.
  • the fuel is filtered in the fuel filter 24.
  • fuel is supplied to the operation of the internal combustion engine 12 via the operating line 32 of the open metering device 36, after which the fuel via the suction valve 44 then into the delivery chamber 46 of the High-pressure pump 30 passes. There, the fuel is compressed and introduced under high pressure via the check valve 48 in the rail 14 of the internal combustion engine.
  • the prefeed pump 26 usually delivers more fuel than is necessary for the operation of the internal combustion engine 12, even with partially open metering device 36, ie in load operation of the internal combustion engine 12, a certain fuel flow in the supply line 34 is formed, which, however, is less than in overrun mode, so that the pressure control valve 52 opens only partially. While the amount of fuel flowing through the return line 54 is (still) unaffected by this, the fuel flow through the
  • Pressure control valve 52 is initially closed so that the largest possible fuel pressure can be established with open metering device 36 via the operating line 32.
  • a fuel leakage occurs at the metering device 36.
  • the leakage is supplied via the zero-delivery line 38 and the zero-feed throttle 72 of the Venturi nozzle 40. Since in the case of the closed metering device 36, the flow line 58 has a large flow, created at the entrance of the take-off tube 72 in the Venturi tube 64, a greater suction than partially or fully open metering device 36.
  • the Venturi nozzle 40 sucks the leakage from the zero feed line 38th from and promotes them with the remaining fuel to the input of the feed pump 26 in the fuel delivery line 22nd
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the invention.
  • the same reference numerals and will not be explained in detail again lie in the arrangement of the Venturi nozzle 40.
  • this is arranged in the supply line 34, that is to say in the feed line of the pressure regulating valve 52.
  • the function of this embodiment is substantially identical to the described function of the embodiment in Figure 1.
  • the Venturi nozzle 40 also operates at relatively low flow through the feed line 34.
  • FIG. 4 shows a third embodiment of the invention.
  • the essential elements and regions that are functionally equivalent to elements and regions of the fuel system of Figure 1 the same reference numerals and will not be explained in detail again.
  • the difference from FIG. 1 lies in the arrangement of the Venturi nozzle 40.
  • the supply line 34 that is to say in the feed line of the pressure regulating valve 52.
  • the function of this embodiment is substantially identical to the described function of the embodiment in Figure 1.
  • the Venturi nozzle 40 also operates at relatively low flow through the feed line 34.
  • FIG. 4 shows a third embodiment of the
  • Figure 5 shows an extension to Figure 1. Here is additionally in the
  • Fuel system 10 are built faster and easier.
  • FIG. 6 shows a modification of FIG. 5, in which the check valve 74 is arranged in a line for removing bearing leaks of the high-pressure pump 30 to the fuel delivery line 22.
  • Aue here is the check valve 74 to limit the bearing leakage in the starting case.
  • Figure 7 shows a fourth embodiment of the invention and is a modification of Figure 5. However, this embodiment is also applicable to the others
  • Pre-feed pump 26 was arranged, here is the fuel filter 24 on the
  • a hand pump 76 is preferably provided for filling the fuel system after repair or maintenance. In the flow direction, two front and rear of the hand pump 76 to the fuel tank 20 blocking out
  • Check valve 78 and in the direction of feed pump inlet opening spring-loaded check valve 80 is provided.
  • the check valve 78 serves as a bypass when filling the fuel system 10, so that not all the fuel for filling by the feed pump 26 must be pumped.
  • the check valve 80 protects in case of blockage of the

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffsystem (10) für eine Brennkraftmaschine (12) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, welches eine Vorförderpumpe (26), eine Hochdruckpumpe (30), eine hydraulisch zwischen Vorförderpumpe (26) und Hochdruckpumpe (30) angeordnete Zumesseinrichtung (36) und eine Nullförderleitung (38) zum Abfördern von Leckagen der Zumesseinrichtung (36) aufweist. Im Kraftstoffsystem (10) sind in der Nullförderleitung (38) oder an deren stromabwärtigem Ende Saugmittel angeordnet.

Description

Beschreibung
Titel
Kraftstoffsvstem für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.
Stand der Technik
Die DE 199 26 308 A1 zeigt ein Common-Rail Kraftstoffsystem, bei dem eine Vorförderpumpe einen Kraftstoffstrom über eine Kraftstoffleitung aus einem Tank zu einer Hochdruckpumpe fördert. Zwischen Vorförderpumpe und
Hochdruckpumpe ist eine Zumesseinrichtung angeordnet, mit der die zur Hochdruckpumpe gelangende Kraftstoffmenge beeinflusst werden kann.
Zwischen der Zumesseinrichtung und einem Förderraum der Hochdruckpumpe zweigt eine Nullförderleitung ab, in der eine Nullförderdrossel angeordnet ist, mündet. Über die Nullförderleitung wird eine bei geschlossener
Zumesseinrichtung dennoch durch diese hindurchtretende Leckagemenge abgeführt.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad des Kraftstoff Systems zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch ein Kraftstoffsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich darüber hinaus in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf jeweils explizit hingewiesen wird.
Vorteil der Saugmittel ist eine Druckabsenkung in der Nullförderleitung oder an deren Ende, so dass ein Öffnungsdruck eines Einlassventils der
Hochdruckpumpe niedrig bleiben kann, was deren Wirkungsgrad verbessert (der Öffnungsdruck des Einlassventils muss mit einem Sicherheitsabstand und unter Berücksichtigung einer Lebensdauerdrift immer höher sein als das höchste vorkommende Druckniveau zuzüglich dem erforderlichen Differenzdruck über die Nullförderleitung und die ggf. dort vorhandene Nullförderdrossel). Außerdem kann der Durchmesser der Nullförderdrossel relativ klein gehalten werden, so dass im normalen Förderfall nur vergleichsweise wenig Kraftstoff über die Nullförderleitung "verloren geht". Dies verbessert die Füllung eines Förderraums der Hochdruckpumpe, sowie vor allem beim Start den Wirkungsgrad, wenn der hierfür notwenige Druck fast allein von der Vorförderpumpe aufgebracht werden muss.
Für die Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Saugmittel eine Venturi- Düse umfassen. Vorzugsweise mündet die Nullförderleitung in jenen Bereich der Venturi-Düse, in der der niedrigste Druck herrscht. Eine Venturi-Düse baut einfach und ohne bewegliche Teile. Sie ist daher preiswert und arbeitet praktisch verschleißfrei. Da in einem Kraftstoffsystem fast immer die für den Betrieb einer Venturi-Düse notwendigen Kraftstoffströmungen ohnehin vorhanden sind, sind keine zusätzlichen Antriebe für die Venturi-Düse notwendig.
Besonders vorteilhaft ist, wenn das Kraftstoffsystem ein Druckregelventil zur Regelung des Drucks in einem zwischen Vorförderpumpe und Hochdruckpumpe liegenden Niederdruckbereich aufweist, und wenn die Venturi-Düse in einer Absteuerleitung des Druckregelventils angeordnet ist. Ein solches
Druckregelventil steuert im allgemeinen dann besonders viel Kraftstoff ab, wenn die Zumesseinrichtung geschlossen ist. Somit ist die Saugleistung der Venturi- Düse genau dann besonders groß, wenn aufgrund der geschlossenen
Zumesseinrichtung die über die Nullförderleitung abzuführende Leckagemenge maximal ist. Umgekehrt ist bei geöffneter Zumesseinrichtung die Saugleistung reduziert. Die Saugleistung ist also automatisch an den Bedarf angepasst, was dem Wirkungsgrad des Kraftstoffsystems besonders zugute kommt.
Die Erfindung arbeitet noch effektiver, wenn die Absteuerleitung, in der die Venturi-Düse angeordnet ist, in eine Zulaufleitung zur Vorförderpumpe mündet. Dadurch ist es möglich, den Leckage-Kraftstoff sofort wieder zum Eingang der Vorförderpumpe zu fördern, um ihn wieder in den Kraftstoff-Kreislauf zum Betreiben der Brennkraftmaschine bzw. zum Schmieren und Kühlen des
Antriebs- und Kurbelraum einzuleiten.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die Absteuerleitung, in der die Venturi- Düse angeordnet ist, in eine Rücklaufleitung mündet, die in einen Kraftstofftank zurückführt. Der rückgeführte Kraftstoff kann im Kraftstofftank abkühlen, was den Temperaturhaushalt des Kraftstoffsystems erleichtert.
In einer geänderten Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, dass die Venturi-Düse in einer Zusteuerleitung des Druckregelventils angeordnet ist. Sollte das Druckregelventil mehrere Absteuerleitungen aufweisen, denen unterschiedliche Öffnungsdrücke des Druckregelventils zugeordnet sind, wird die Funktion der Venturi-Düse unabhängig davon, welche Absteuerleitung gerade aktiv ist, sichergestellt.
Ergänzend hierzu ist vorteilhaft, dass die Zusteuerleitung Teil einer Schmier- und/oder Kühlleitung der Hochdruckpumpe ist, und dass das Druckregelventil einen ersten Öffnungsdruck aufweist, ab dem es die Zusteuerleitung mit einer Rücklaufleitung verbindet. Damit wird sichergestellt, dass die Venturi-Düse bereits bei vergleichsweise niedrigem Druck im Niederdruckbereich,
beispielsweise beim Starten der Brennkraftmaschine, mit Kraftstoff durchströmt und die Nullförderleckage wirksam abgeführt wird.
Außerdem ist vorteilhaft, dass die Hochdruckpumpe mindestens eine
Rückführleitung zum Rückführen einer Lagerleckage umfasst, und dass in der Rückführleitung ein zur Hochdruckpumpe hin sperrendes federbelastetes Rückschlagventil, angeordnet ist. Das Rückschlagventil bewirkt, dass beim Start der Kraftstoffdruck schneller aufgebaut werden kann. Vorteilhaft ist auch, dass parallel zur Vorförderpumpe ein federbelastetes Rückschlagventil oder ein Druckbegrenzungsventil angeordnet ist, welches in Richtung Vorförderpumpe-Einlass öffnet. Das Rückschlagventil oder
Druckbegrenzungsventil hat dabei die Aufgabe, beispielsweise im Fall einer Verwendung eines druckseitigen Kraftstofffilters (stromaufwärts nach der Vorförderpumpe) bei einer eventuellen Verstopfung des Filters die
Vorförderpumpe vor einer Überlastung zu schützen. Parallel kann zu diesem Fehlerfall ein Warnsignal, bspw. an einem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden, um das Filter von der Verstopfung zu befreien, bzw. das Filter auszutauschen.
Bei Kraftstoffsystemen ist zum Befüllen des Kraftstoffsystems beispielsweise nach einer Reparatur oder Wartung eine Handpumpe vorgesehen. Deshalb ist für eine solche Ausführungsform vorteilhaft, dass parallel zur Vorförderpumpe ein federbelastetes Rückschlag- oder ein Druckbegrenzungsventil angeordnet ist, welches in Richtung Hochdruckpumpe-Einlass öffnet. Dieses Ventil stellt beim Befüllen einen Bypass zur Vorförderpumpe dar, damit nicht der gesamte
Kraftstoff zum Befüllen durch die Vorförderpumpe hindurch gepumpt werden muss.
Nachfolgend werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Kraftstoffsystem in einer ersten Ausführungsform mit einer
Nullförderleitung, die in einer Venturi-Düse in einer Absteuerleitung eines Druckregelventils mündet;
Figur 2 eine Schnittdarstellung der Venturi-Düse von Figur 1 ;
Figur 3 ein Kraftstoff System in einer zweiten Ausführungsform mit einer
Nullförderleitung, die in einer Venturi-Düse in einer Zusteuerleitung eines Druckregelventils mündet; Figur 4 ein Kraftstoff System in einer dritten Ausführungsform mit einer
Nullförderleitung, die in einer Venturi-Düse in einer Rücklaufleitung eines Druckregelventils mündet;
Figur 5 das Kraftstoff System aus Figur 1 mit einem Rückschlagventil in einer
Rücklaufleitung;
Figur 6 das Kraftstoffsystem aus Figur 1 mit einem Rückschlagventil in einer
Leitung zum Abtransport von Lagerleckagen der Hochdruckpumpe aus Figur 1 zur Kraftstoffförderleitung; und
Figur 7 ein Kraftstoff System in einer vierten Ausführungsform mit einem
Kraftstofffilter, das zwischen der Vorförderpumpe und der
Hochdruckpumpe aus Figur 1 angeordnet ist.
Figur 1 zeigt ein Kraftstoffsystem 10, das für ein sog. Common-Rail-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine 12 ausgelegt ist. Zum Betrieb der Brennkraftmaschine 12 wird Kraftstoff unter Hochdruck in einen Kraftstoffverteiler (Common Rail) 14 gefördert und dort gespeichert, wobei am Kraftstoffverteiler 14 Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 16 angeschlossen sind, die den Kraftstoff unter Hochdruck in Brennräume 18 der Brennkraftmaschine 12 einspritzen.
Der Kraftstoff wird dabei aus einem Kraftstofftank 20 eines Kraftfahrzeugs
gefördert. In Strömungsrichtung sind in einem Kraftstoffförderpfad 22, ausgehend vom Kraftstofftank 20, ein Kraftstofffilter 24, eine Drossel 25 und eine
mechanisch oder elektrisch betriebene Vorförderpumpe 26 angeordnet. Der
Kraftstoffpfad mündet zunächst zum Schmieren von Antriebsteilen in einem
Antriebs- bzw. Kurbelraum 28 einer Hochdruckpumpe 30, die bevorzugt als eine mechanisch angetriebene Radialkolbenpumpe ausgebildet ist. Der Verlauf des Kraftstoffs im Kraftstoffsystem 10 ist in der Zeichnung mit Pfeilen
gekennzeichnet.
Der Strömungsfluss des Kraftstoffs hinter dem Antriebs- und Kurbelraum 28 ist zweigeteilt. Der erste Ausgang des Kraftstoffs ist eine Betriebsleitung 32 zum
Betreiben der Brennkraftmaschine 12, der zweite Ausgang ist eine Versorgungsrückleitung 34 eines Kraftstoff-Kreislaufs zum Schmieren und Kühlen der Hochdruckpumpe 30.
Durch die Betriebsleitung 32 wird der Kraftstoff in Strömungsrichtung über ein weiteres Kraftstofffilter 35 einer Zumesseinrichtung 36 zugeführt, die als ein elektromagnetisch steuerbares, proportionales federbelastetes Schieberventil ausgebildet ist. Die Zumesseinrichtung 36 ist also fluidisch bzw. hydraulisch zwischen der Vorförderpumpe 26 und der Hochdruckpumpe 30 angeordnet und dient zur Dosierung des Kraftstoffs für die Hochdruckpumpe 30. Stromabwärts von der Zumesseinrichtung 36 ist der Kraftstofffluss wieder zweigeteilt. Einerseits zweigt eine Nullförderleitung 38 ab, die über ein Kraftstofffilter 39 in einer Venturi- Düse 40 mündet. Eine genaue Beschreibung der Venturi-Düse 40 folgt weiter hinten. Andererseits zweigt von der Zumesseinrichtung 36 eine Förderleitung 42 ab, welche über ein Saugventil 44 in einen Förderraum 46 der Hochdruckpumpe 30 mündet, der über ein zur Hochdruckpumpe 30 hin sperrenden
Rückschlagventil 48 mit dem Kraftstoffverteiler 14 verbindbar ist.
Durch die Versorgungsrückleitung 34 wird der in dem Antriebs- und Kurbelraum 28 befindliche Kraftstoff in Strömungsrichtung über ein weiteres Kraftstofffilter 50 einem Druckregelventil 52 zugeführt, das als ein federbelastetes
Kolbenschieberventil mit zwei Schaltstufen ausgebildet ist. Die
Versorgungsrückleitung 34 stellt somit auch die Zusteuerleitung des
Druckregelventils 52 dar. Das Druckregelventil 52 umfasst neben dem Eingang für die Versorgungsrückleitung 34 drei Ausgänge. In der ersten Schaltstufe - also bei niedrigem Kraftstoffdruck in der Versorgungsrückleitung 34 - wird der Kraftstoff in einer Rücklaufleitung 54 über eine Drossel 56 in den Kraftstofftank 20 gefördert, in der zweiten Schaltstufe - bei höherem Kraftstoff ruck in der Versorgungsrückleitung 34 - wird der Kraftstoff in eine Durchflussleitung 58 gefördert, in der die Venturi-Düse 40 angeordnet ist. Die Rücklaufleitung 54 und die Durchflussleitung 58 stellen somit Absteuerleitungen der Druckregelventils 52 dar. Die Durchflussleitung 58 mündet in die Kraftstoffförderleitung 22. Ein dritter Ausgang 60 des Druckregelventils 52 dient lediglich dem Druckausgleich beim Verschieben des Kolbenschiebers im Druckregelventil 52. Auch hier können Leckagen auftreten, der Leckagenkraftstoff wird über eine Drossel 62 in die Rücklaufleitung 54 gefördert. Die Hochdruckpumpe 30 weist üblicherweise zwei Lagerstellen zur Lagerung einer Drehwelle eines Exzenters auf. Aus diesen Lagerstellen kann auch Kraftstoff-Leckage austreten. Die beiden Lagerstellen sind in Figur 1 als Drosseln
63 dargestellt. Die Leckage der Lagerstellen 63 wird über die Rücklaufleitung 54 zum Kraftstofftank 20 zurückgeführt.
Die Venturi-Düse 40 ist in Figur 2 im Schnitt dargestellt. Sie besteht aus einem an einer Außenseite glattwandigen Rohr 64 mit einer Verengung des inneren Querschnitts D durch zwei gegeneinander gerichtete Konen 66 und 68, die im Bereich ihres geringsten Durchmessers D aneinandergeführt sind. Die beiden Konen 66 und 68 weisen den gleichen verjüngten Querschnitt D und den gleichen aufgeweiteten Querschnitt 3D auf. Alle Kanten im Inneren des Rohres
64 sind gemäß einer Stromlinienform abgerundet. Der aufgeweitete Querschnitt 3D ist etwa dreimal so groß wie der verjüngte Querschnitt D. In
Strömungsrichtung 70 weist der Konus 66 etwa die Länge des verjüngten Querschnitts D auf; die Länge des Konus 68 weist in Strömungsrichtung 70 eine Länge 3-5D von etwa dem drei bis fünffachen der Länge des verjüngten
Querschnitts D auf. Im Bereich der Position im Innern des Rohrs 64 mit dem verjüngten Querschnitt D ist senkrecht zum Rohr 64 ein Abnahmekanal 72 vorgesehen. Der Querschnitt des Abnahmekanals 72 ist relativ zum Querschnitt D wesentlich kleiner und ist so dimensioniert, dass er einen Drosselquerschnitt einer Nullförderdrossel darstellt. An diese Nullförderdrossel 72 ist in der vorliegenden Erfindung die Nullförderleitung 38 angeschlossen, wohingegen das Rohr 64 Teil der Durchflussleitung 58 ist. Fertigungstechnisch kann ein Kanal in einem Gehäuse der Hochdruckpumpe 30 die Venturi-Düse 40 als Einpressteil aufweisen. Die Venturi-Düse 40 könnte aber auch alternativ als eine
Schraublösung bzw. als eine externe Komponente ausgeführt sein.
Die Venturi-Düse 40 funktioniert beim Einsatz in der vorliegenden Erfindung folgendermaßen:
Fließt durch das Rohr 64 - also durch die Durchflussleitung 58 - Kraftstoff, so ist an der engsten Stelle D des Rohres 64 ein dynamischer Druck (Staudruck) maximal und ein statischer Druck (Ruhedruck) minimal. Die Geschwindigkeit des fließenden Kraftstoffs steigt im Verhältnis der Querschnitte D : 3D beim
Durchströmen des eingeschnürten Teils des Rohrs 64 an, weil überall dieselbe Menge Kraftstoff durchfließt. Aufgrund des vergleichsweise geringen Drucks im bereich der engsten Stelle D herrscht auch an der Mündung der
Nullförderdrossel 72 ein entsprechend niedriger Druck. Damit entsteht zwischen der Mündung der Nullförderdrossel 72 in den Innenraum der Venturi-Düse 40 und dem Beginn der Nullförderleitung 38 eine Druckdifferenz, durch die
Kraftstoff aus dem Bereich zwischen Zumesseinrichtung 36 und Saugventil 44 über die Nullförderleitung 38 abgesaugt wird. Die Venturi-Düse 40 bildet insoweit also ein Saugmittel am stromabwärtigen Ende der Nullförderleitung 38.
Das Kraftstoffsystem 10 in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform funktioniert demnach folgendermaßen:
Kraftstoff wird durch die Saugwirkung der Vorförderpumpe 26 aus dem
Kraftstofftank 20 über die Kraftstoffförderleitung 22 angesaugt. Der Kraftstoff wird dabei im Kraftstofffilter 24 gefiltert. Die Vorförderpumpe 26 fördert den Kraftstoff weiter in den Antriebs- und Kurbelraum 28 der Hochdruckpumpe 30. Von dort wird zum Betrieb der Brennkraftmaschine 12 Kraftstoff über die Betriebsleitung 32 der geöffneten Zumesseinrichtung 36 zugeführt, wonach der Kraftstoff über das Saugventil 44 anschließend in den Förderaum 46 der Hochdruckpumpe 30 gelangt. Dort wird der Kraftstoff verdichtet und unter hohem Druck über das Rückschlagventil 48 in das Rail 14 der Brennkraftmaschine eingeleitet.
Bei geschlossener Zumesseinrichtung 36 (z.B. im Schubbetrieb) wird der gesamte von der Vorförderpumpe 26 geförderte Kraftstoff vom Antriebs- und Kurbelraum 28 über die Versorgungsleitung 34 zum Druckregelventil 52 gefördert. Durch die überschüssige Kraftstoff menge steigt der Druck in der Versorgungsleitung 34, so dass das Druckregelventil 52 so weit öffnet, dass der Kraftstoff einerseits über die Rücklaufleitung 54 zum Kraftstofftank 20 zurück und andererseits durch die Durchflussleitung 58, in der die Venturi-Düse 40 angeordnet ist, wieder zum Eingang der Vorförderpumpe 26 gefördert wird. Durch Letzteres entsteht ein Kraftstoff-Kreislauf, der zum Schmieren und Kühlen des Antriebs- und Kurbelraums 28 und zum Betreiben der Venturi-Düse 40 dient. Da die Vorförderpumpe 26 in der Regel mehr Kraftstoff fördert, als für den Betrieb der Brennkraftmaschine 12 nötig ist, wird auch bei teilweise geöffneter Zumesseinrichtung 36, also im Lastbetrieb der Brennkraftmaschine 12, ein gewisser Kraftstofffluss in der Versorgungsleitung 34 entstehen, der allerdings geringer ist als bei Schubbetrieb, so dass das Druckregelventil 52 nur teilweise öffnet. Während die durch die Rücklaufleitung 54 strömende Kraftstoffmenge hiervon (noch) unbeeinflusst bleibt, ist der Kraftstoffstrom durch die
Durchflussleitung 58 geringer, so dass auch die Saugleistung der Venturi-Düse 40 geringer ist.
Bei einem Starten der Brennkraftmaschine 12 ist das federbelastete
Druckregelventil 52 zunächst geschlossen, damit sich über die Betriebsleitung 32 ein möglichst großer Kraftstoffdruck bei geöffneter Zumesseinrichtung 36 aufbauen kann.
Ist im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine 12 die Zumesseinrichtung 36 geschlossen, so tritt an der Zumesseinrichtung 36 eine Kraftstoff-Leckage aus. Die Leckage wird über die Nullförderleitung 38 und die Nullförderdrossel 72 der Venturi-Düse 40 zugeführt. Da im Fall der geschlossenen Zumesseinrichtung 36 die Durchflussleitung 58 einen großen Durchfluss aufweist, entsteht am Eingang des Abnahmerohrs 72 im Venturi-Rohr 64 eine größere Saugwirkung als bei teilweise oder ganz geöffneter Zumesseinrichtung 36. Die Venturi-Düse 40 saugt die Leckage aus der Nullförderleitung 38 ab und fördert sie mit dem übrigen Kraftstoff zum Eingang der Vorförderpumpe 26 in die Kraftstoffförderleitung 22.
Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Für Figur 3 und alle nachfolgenden Figuren gilt, dass solche Elemente und Bereiche, welche funktionsäquivalent sind zu Elementen und Bereichen des Kraftstoffsystems von Figur 1 , die gleichen Bezugszeichen tragen und nicht nochmals im Detail erläutert werden. Der Unterschied zu Figur 1 liegt in der Anordnung der Venturi- Düse 40. Diese ist im Gegensatz zu Figur 1 in der Versorgungsleitung 34, also in der Zusteuerleitung des Druckregelventils 52 angeordnet. Die Funktion dieser Ausführungsform ist im Wesentlichen identisch mit der beschriebenen Funktion der Ausführungsform in Figur 1. Die Venturi-Düse 40 arbeitet auch bei vergleichsweise geringer Strömung durch die Zusteuerleitung 34. Figur 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Der wesentliche
Unterschied zu Figur 1 oder 3 liegt auch hier in der Anordnung der Venturi-Düse 40. Diese ist hier in der Rücklaufleitung 54 angeordnet. Die Venturi-Düse 40 arbeitet mit vergleichsweise konstanter Saugleistung.
Figur 5 zeigt eine Erweiterung zu Figur 1. Hier ist zusätzlich in der
Rücklaufleitung 54, die auch die Lager-Leckage der Hochdruckpumpe 30 abführt, ein zur Hochdruckpumpe 30 hin sperrendes federbelastetes Rückschlagventil 74 angeordnet. Durch das Rückschlagventil 74 kann ein Startdruck im
Kraftstoffsystem 10 schneller und leichter aufgebaut werden.
Figur 6 zeigt eine Modifikation von Figur 5, bei der das Rückschlagventil 74 in einer Leitung zum Abtransport von Lagerleckagen der Hochdruckpumpe 30 zur Kraftstoffförderleitung 22 angeordnet ist. Aue hier dient das Rückschlagventils 74 zur Begrenzung der Lagerleckage im Startfall.
Figur 7 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung und ist eine Modifikation von Figur 5. Diese Ausführungsform ist jedoch auch auf die anderen
beschriebenen Ausführungsformen umsetzbar. Der wesentliche Unterschied zu den bisher beschriebenen Ausführungsformen ist die Position des Kraftstofffilters 24. Während bisher der Kraftstofffilter 24 immer auf der Saugseite der
Vorförderpumpe 26 angeordnet war, ist hier der Kraftstofffilter 24 auf der
Druckseite der Vorförderpumpe 26 angeordnet. Bei solchen Kraftstoffsystemen ist bevorzugt zum Befüllen des Kraftstoffsystems nach einer Reparatur oder Wartung eine Handpumpe 76 vorgesehen. In Strömungsrichtung sind vor und hinter der Handpumpe 76 zwei zum Kraftstofftank 20 hin sperrende
Rückschlagventile 77 vorgesehen. Zusätzlich sind parallel zur Vorförderpumpe 26 ein in Richtung Hochdruckpumpe 26 öffnendes federbelastetes
Rückschlagventil 78 und in Richtung Vorförderpumpe-Einlass öffnendes federbelastetes Rückschlagventil 80 vorgesehen. Das Rückschlagventil 78 dient als Bypass beim Befüllen des Kraftstoffsystems 10, damit nicht der gesamte Kraftstoff zum Befüllen durch die Vorförderpumpe 26 gepumpt werden muss. Das Rückschlagventil 80 schützt bei einer eventuellen Verstopfung des
Kraftstofffilters 24 die Vorförderpumpe 26 vor einer Überlastung und den Kraftstofffilter 24 vor einer Beschädigung. Die Behandlung der Nullförderleitung 38 mit der Nutzung der Venturi-Düse 40 ist identisch mit den zuvor
beschriebenen Ausführungsformen.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoffsystem (10) für eine Brennkraftmaschine (12) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, welches eine Vorförderpumpe (26), eine Hochdruckpumpe (30), eine hydraulisch zwischen Vorförderpumpe (26) und Hochdruckpumpe (30) angeordnete Zumesseinrichtung (36) und eine Nullförderleitung (38) zum Abfördern von Leckagen der Zumesseinrichtung (36) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nullförderleitung (38) oder an deren stromabwärtigem Ende Saugmittel (40) angeordnet sind.
2. Kraftstoffsystem (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Saugmittel eine Venturi-Düse (40) umfassen.
3. Kraftstoffsystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Druckregelventil (52) zur Regelung des Drucks in einem zwischen Vorförderpumpe (26) und Hochdruckpumpe (30) liegenden Niederdruckbereich aufweist, und dass die Venturi-Düse (40) in einer Absteuerleitung (54, 58) des Druckregelventils (52) angeordnet ist.
4. Kraftstoffsystem (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Absteuerleitung (58) in eine Zulaufleitung (22) zur Vorförderpumpe (26) mündet.
5. Kraftstoffsystem (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Absteuerleitung in eine Rücklaufleitung (54) mündet.
6. Kraftstoffsystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelventil (52) zur Regelung des Drucks in einem zwischen Vorförderpumpe (26) und Hochdruckpumpe (30) liegenden
Niederdruckbereich aufweist, und dass die Venturi-Düse (40) in einer Zusteuerleitung (34) des Druckregelventils (26) angeordnet ist.
7. Kraftstoffsystem (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusteuerleitung (34) Teil einer Schmier- und/oder Kühlleitung der
Hochdruckpumpe (30) ist, und dass das Druckregelventil (52) einen ersten Öffnungsdruck aufweist, ab dem es die Zusteuerleitung (34) mit einer Rücklaufleitung (54) verbindet.
8. Kraftstoffsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (30) mindestens eine
Rückführleitung (54) zum Rückführen einer Lagerleckage umfasst, und dass in der Rückführleitung (54) ein zur Hochdruckpumpe (30) hin sperrendes federbelastetes Rückschlagventil (74), angeordnet ist.
9. Kraftstoffsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Vorförderpumpe (26) ein federbelastetes Rückschlagventil oder ein Druckbegrenzungsventil (80) angeordnet ist, welches in Richtung Vorförderpumpe-Einlass öffnet.
10. Kraftstoffsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Vorförderpumpe (26) ein federbelastetes Rückschlag- oder ein Druckbegrenzungsventil (78) angeordnet ist, welches in Richtung Hochdruckpumpe-Einlass öffnet.
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