WO2011012363A1 - Hochdruck-einspritzsystem mit kraftstoffkühlung aus niederdruckbereich - Google Patents

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WO2011012363A1
WO2011012363A1 PCT/EP2010/057966 EP2010057966W WO2011012363A1 WO 2011012363 A1 WO2011012363 A1 WO 2011012363A1 EP 2010057966 W EP2010057966 W EP 2010057966W WO 2011012363 A1 WO2011012363 A1 WO 2011012363A1
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WO
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fuel
pressure
line
mixing point
return
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PCT/EP2010/057966
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Inventor
Susanne Spindler
Jochen Walther
Dorothee Sommer
Stefan Kieferle
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Robert Bosch Gmbh
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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
    • F02M53/00—Fuel-injection apparatus characterised by having heating, cooling or thermally-insulating means
    • 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
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/002—Arrangement of leakage or drain conduits in or from injectors
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure injection system, in particular to a high-pressure fuel injection system for internal combustion engines, with a fuel tank from which the fuel is passed via a fuel delivery pump and a line system to the high-pressure pump.
  • High pressure pump increases the fuel temperature.
  • the compressed fuel is passed from the high pressure pump through another line in a high-pressure accumulator, which in turn is connected to at least one fuel injection valve.
  • compressed fuel is injected from the fuel injection valve into a combustion chamber.
  • a portion of the fuel injection valve supplied fuel passes through leakage in the fuel injection valve or as a control amount from the fuel injection valve in the return line, wherein these leakage quantities additionally heat by relaxing when flowing through the fuel injector.
  • the invention is based on the recognition that in unfavorable conditions (almost empty fuel tank, small volume of fuel, which is often pumped in a circle) and corresponding load cases operating conditions may occur in which the fuel is heated above a permissible limit temperature, so that it comes to a decomposition (aging) of the fuel, which leads to the reduction of the
  • a cooling line is provided for admixing fuel from cooler regions of the low-pressure region between the fuel tank and the high-pressure pump, via which cooler fuel can be added to the fuel return.
  • a further exemplary embodiment of the fuel injection system is characterized in that the cooling line receives a volume flow required for fuel cooling from the prefeed pump arranged on the high-pressure pump and feeds this volume flow via a mixing point to the leakage flow from the fuel injection valves.
  • the fuel pump can be omitted.
  • An advantage of this design is that the cooling line can be made correspondingly short and therefore cost.
  • cooling line leads directly from the fuel tank to the mixing point with the leakage flow from the fuel injection valve, wherein in the return line from the mixing point back to the fuel tank, for example, a suction pump is arranged , so that there is always a lower pressure in the return line than in the cooling line.
  • a further exemplary embodiment of the fuel injection system is characterized in that the cooling line receives a volume flow required for fuel cooling from a return of the high-pressure pump and supplies this volume flow via the mixing point to the leakage flow from the fuel injection valve.
  • An advantage of this design is that the return flow from the high-pressure pump delivers a comparatively large volume flow.
  • an existing return line from the high-pressure pump can be structurally arranged in such a way that it allows the
  • the advantage of this design is that the residence time and the volume in the pipe system, in which the fuel is at a critical temperature, are due to the short distance between the fuel injection valve and the mixing point is kept as small as possible and thus the associated risks are reduced accordingly.
  • a further exemplary embodiment of the fuel injection system is characterized in that the cooling line receives a volume flow required for fuel cooling from a return line of the high-pressure pump and this volume flow can be divided via a throttle or a valve so that a subset of the volume flow for cooling through the cooling line is passed to the mixing point and another subset is connected directly via the return line of the high pressure pump to the fuel return to the fuel tank.
  • An advantage of this design is that the volume flow used for cooling can be regulated by the cooling line accordingly.
  • Flow measurement is arranged so that the volume flow through the cooling line, for example, by an adjustable throttle or a valve can be controlled so that always sufficient for cooling flow through the cooling line is fed to the mixing point.
  • This embodiment has the advantage that, especially at lower system temperatures, no unnecessarily high volume flow is conveyed through the cooling line and thus the overall efficiency of the system is not unnecessarily reduced.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a fuel injection system according to the prior art
  • a known from the prior art high-pressure injection system is shown schematically. From a fuel tank 1, fuel is conveyed to a prefeed pump 4 and to a high-pressure pump 10 by means of a fuel feed pump 2 via a connecting line 3. The fuel tank 1, the fuel pump
  • the connecting line 3 and the feed pump 4 are subjected to low pressure and are therefore assigned to the low pressure range.
  • a fuel return 11 is arranged, which is connected via a return line 12 and a further return line 22 to the fuel tank 1.
  • a high-pressure lines 13 leads from the high-pressure pump 10, a high-pressure lines 13 to a high-pressure accumulator 14, which is also referred to as a common rail, which is connected via further high-pressure lines 15 to the fuel injection valves 20.
  • a high-pressure accumulator 14 is not necessarily required.
  • the fuel compressed by the high-pressure pump 10 is injected by opening the fuel injection valves 20 into a combustion chamber.
  • a portion of the fuel supplied to the fuel injection valve 20 is expanded in the fuel injection valve 20 and arrives in the return line 21 as a control quantity or as a leakage quantity, which discharges the fuel
  • Injector 20 possibly via a further return line 22, with the low-pressure region described in paragraph 1, in particular with the fuel tank 1 connects.
  • the flow direction of the fuel is shown in the schematic drawing in each case by arrows next to the corresponding lines.
  • a pressure limiting valve 16 is arranged, which is connected via the return line 17 with a mixing point 24 at which meet the flow rates from the return line 17 from the pressure relief valve 16 and the return line 21 from the fuel injection valve 20 and from where the- this volume flow via a further return line 22 into the fuel tank 1 passes. If the pressure in the high-pressure accumulator 14 exceeds a maximum predetermined value, then the pressure relief valve 16 opens and the overpressure in the high-pressure accumulator 14 is reduced by the venting of fuel into the return line 17.
  • cooler fuel from the low-pressure region is mixed with the leakage amount from the fuel injection valve by means of a cooling line to reduce the temperatures in the return lines 21 and 22.
  • FIG. 2 shows a first exemplary embodiment of the high-pressure
  • the cooling line 5 is fed by the fuel delivery pump 2, so that the fuel can flow through the cooling line 5 to the mixing point 23.
  • the fuel delivery pump 2 is controlled so that always a sufficient amount of cooler fuel is conveyed through the cooling line 5 to the mixing point 23.
  • the fuel delivery pump 2 is designed so that the pressure in the connecting line 3 and the
  • Cooling line 5 is always higher than the pressure at the mixing point 23, so that the flow direction as shown in FIG. 2 adjusts.
  • the prefeed pump 4 can be omitted.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the high-pressure
  • the additional cooling line 5 is arranged between the prefeed pump 4 and the mixing point 23, via which cooler fuel is pumped from the low-pressure region to the mixing point 23, wherein the prefeed pump must be designed so that they have a higher pressure than the pressure generated in the return line 21 to the flow direction from the mixing point 23 via the
  • the fuel feed pump 2 can be dispensed with.
  • the cooling line 5 is arranged between the return 11 of the high-pressure pump 10 and the mixing point 23 of the volume flows from the leakage of the fuel injection valve 20, wherein the return 11 of the high pressure pump 10 must be designed in that a higher pressure than the pressure in the return line 21 prevails in the return 11 in order to ensure the flow direction from the mixing point 23 via the return lines 21 and 22 to the fuel tank 1.
  • the return line 12 of the high-pressure pump 10 is omitted. In this embodiment, either the fuel delivery pump 2 or the feed pump 4 can be omitted.
  • FIG. 5 another embodiment is shown, in which the cooling line 5 is arranged between the fuel tank 1 and the mixing point 23.
  • a vacuum pump 25 is disposed in the return line 22, wherein the vacuum pump 25 must be designed so that in the return 21 and 22, a lower pressure than in the cooling line 5 and the mixing point 23 prevails to the flow direction from
  • the return line 17 is arranged between pressure relief valve 16 and mixing point 23, wherein the return line 17 can be made shorter than in the other embodiments.
  • Fig. 7 another embodiment is shown, notwithstanding Fig. 4, the cooling line 5 is not fed directly from the return 11 of the high-pressure pump 10, but the volume flow in the cooling line 5 through a arranged in the return line 12 of the high-pressure pump 10 valve. 7 is regulated.
  • Fig. 8 a further embodiment is shown, wherein deviating from Fig. 7, the volume flow through the return line 12 of the high pressure pump 10 is limited by a throttle 6 and thus ensures that always a sufficient volume flow through the cooling line 5 reaches the mixing point 23 , In Fig.
  • a flow meter 26 between the fuel injection valves 20 and the mixing point 23 and a temperature sensor 27 are arranged at the mixing point 23, with which the flow through the cooling line 5 via the Valve 7 is regulated.
  • this control can be controlled both via both parameters (flow and temperature) and via one of the two parameters.
  • the measuring element for the other measured variable can then be omitted.
  • a controllable valve 7, analogous to FIG. 8, a controllable throttle 6 may be used instead of the valve 7.

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Abstract

Hochdruck-Einspritzsystem mit einem Kraftstofftank, einer Verbindungsleitung zwischen Kraftstofftank und einer Hochdruckpumpe zur Verdichtung des Kraftstoffes, wobei die Hochdruckpumpe über eine entsprechende Verbindungsleitung mit mindestens einem Kraftstoffeinspritzventil verbunden ist. Aus diesem Kraftstoffeinspritzventil wird zumindest eine Teilmenge des in der Hochdruckpumpe verdichteten Kraftstoffes durch Leckage im Kraftstoffeinspritzventil über eine mit dem Kraftstofftank verbundene Rücklaufleitung wieder in den Kraftstofftank zurückgeführt wird. Eine wesentliche Besonderheit liegt darin, dass das Hochdruck-Einspritzsystem eine Kühlleitung enthält, welche den Kraftstofftank oder den Niederdruckbereich bis zur Hochdruck oder einen Rücklauf der Hochdruckpumpe über einen Mischpunkt mit der Rücklaufleitung verbindet. Dadurch wird es möglich, den Kraftstoff in den Rücklaufleitungen zwischen Kraftstoff-Einspritzventil und Kraftstofftank zu kühlen.

Description

Beschreibung
Titel
Hochdruck- Einspritzsystem mit Kraftstoffkühlung aus Niederdruckbereich Stand der Technik
Die Erfindung bezieht sich auf ein Hochdruck- Einspritzsystem, insbesondere auf ein Hochdruck-Speicher- Einspritzsystem für Brennkraftmaschinen, mit einem Kraftstofftank, aus dem der Kraftstoff über eine Kraftstoffförderpumpe und ein Leitungssystem zur Hochdruckpumpe geleitet wird. Durch die Kompression des Kraftstoffes in der
Hochdruckpumpe steigt die Kraftstofftemperatur. Der komprimierte Kraftstoff wird von der Hochdruckpumpe durch eine weitere Leitung in einen Hochdruckspeicher geleitet, der seinerseits wenigstens mit einem Kraftstoff- Einspritzventil verbunden ist. Aus dem Kraftstoff- Einspritzventil wird beim Betrieb der Brennkraftmaschine komprimierter Kraftstoff in einen Brennraum eingespritzt. Ein Teil des dem Kraftstoff- Einspritzventil zugeführten Kraftstoffs gelangt über Leckage im Kraftstoff- Einspritzventil oder als Steuermenge aus dem Kraftstoff- Einspritzventil in die Rücklauf leitung, wobei sich diese Leckagemengen durch das Entspannen beim Durchströmen des Kraftstoff- Einspritzventils zusätzlich erwärmen.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass bei ungünstigen Voraussetzungen (fast leerer Kraftstofftank, kleines Volumen an Kraftstoff, welches häufig im Kreis gepumpt wird) und entsprechenden Lastfällen Betriebszustände eintreten können, in denen der Kraftstoff über eine zulässige Grenztemperatur hinaus erhitzt wird, so dass es zu einer Zersetzung (Alterung) des Kraftstoffes kommt, was zur Reduzierung der
Schmiereigenschaften des Kraftstoffes und somit zu erhöhtem mechanischen Verschleiß im System führt. Darüber hinaus sind durch die erhöhten Rücklauftemperaturen ggf. teurere Materialien für die Ausführung der Rücklaufleitungen einzusetzen. Bei dem z.B. aus DE 10 2004 037 557 Al bekannten Einspritzsystem wird der Kraftstoff ungekühlt in den Kraftstofftank zurückgeleitet, was zu einer hohen Temperatur im Rücklauf führt. Dies macht entsprechend hochwertige und teure Materialien für die Rücklaufleitungen notwendig und führt unter Umständen zur Zersetzung des Kraftstoffs mit der Folge von erhöhtem Verschleiß im Hochdruck- Einspritzsystem.
Aus der KR-717316 Bl sind Hochdruck- Einspritzsysteme mit einem gesonderten Kühlapparat im Kraftstoffrücklauf bekannt, welche jedoch einen hohen konstruktivem Mehraufwand und entsprechende Zusatzkosten verursachen und durch ihre Konstruktion relativ viel Bauraum benötigen, was dazu führt, dass eine solche Lösung nicht an jeder beliebigen Stelle im Motorraum realisiert werden kann bzw. zu aufwändigen Um- konstruktionen im Motorraum führt.
Offenbarung der Erfindung: Durch die Erfindung gelingt es mit einfachen und kostengünstigen Mitteln, die Nachteile eines ungekühlten Kraftstoffrücklaufs zu reduzieren. Dazu ist eine Kühlleitung zur Beimischung von Kraftstoff aus kühleren Bereichen des Niederdruckbereiches zwischen Kraftstofftank und Hochdruckpumpe vorgesehen, über die dem Kraftstoffrücklauf kühlerer Kraftstoff beigemischt werden kann. Dadurch wird die Kraftstofftemperatur im Rücklauf reduziert, so dass die vorher genannten negativen Effekte nicht mehr oder zumindest nur noch in deutlich reduziertem Umfang auftreten.
Ein erstes Ausführungsbeispiel des Kraftstoff- Einspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleitung einen zur Kraftstoffkühlung benötigten Volumenstrom zwischen einer Kraftstoffförderpumpe und der Hochdruckpumpe aufnimmt und diesen
Volumenstrom zur Kühlung über einen Mischpunkt dem Leckagestrom aus den Kraftstoff-Einspritzventilen, welche beispielsweise als Common-Rail-Injektoren ausgeführt sein können, zuführt. Durch die Kraftstoffförderpumpe ist stets dafür gesorgt, dass ein Volumenstrom unter ausreichendem Druck zu Kühlzwecken zur Verfügung steht, so dass diese Ausführung ohne weitere Regelmechanismen auskommen kann. Vorteilhaft bei dieser Ausführung ist weiterhin, dass durch die Kraftstoffförderpumpe eine Vorför- derpumpe an der Hochdruckpumpe entfallen kann. Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kraftstoff- Einspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleitung einen zur Kraftstoffkühlung benötigten Volumenstrom aus der an der Hochdruckpumpe angeordneten Vorförderpumpe aufnimmt und diesen Volumenstrom über einen Mischpunkt dem Leckagestrom aus den Kraftstoff- Einspritzventilen zuführt. Durch die Vorförderpumpe direkt an der Hochdruckpumpe, welche beispielsweise als Zahnradpumpe ausgeführt sein kann, die einen Volumenstrom aus dem Kraftstofftank ansaugt, kann die Kraftstoffförderpumpe entfallen. Vorteilhaft bei dieser Ausführung ist, dass die Kühlleitung entsprechend kurz und somit kostengünstig ausgeführt werden kann.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kraftstoff- Einspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleitung direkt aus dem Kraftstofftank an den Mischpunkt mit dem Leckagestrom aus dem Kraftstoff- Einspritzventil führt, wobei in der Rücklauf lei- tung vom Mischpunkt zurück zum Kraftstofftank beispielsweise ein Saugpumpe ange- ordnet ist, so dass in der Rücklaufleitung stets ein niedrigerer Druck als in der Kühlleitung herrscht. Vorteilhaft bei dieser Ausführung ist, dass dem Konstrukteur bei der Anordnung der Kühlleitung ein maximaler Freiheitsgrad gegeben ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kraftstoff- Einspritzsystems ist dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kühlleitung einen zur Kraftstoffkühlung benötigten Volumenstrom aus einem Rücklauf der Hochdruckpumpe aufnimmt und diesen Volumenstrom über den Mischpunkt dem Leckagestrom aus dem Kraftstoff- Einspritzventil zuführt. Vorteilhaft bei dieser Ausführung ist, dass die Rücklaufmenge aus der Hochdruckpumpe einen vergleichsweise großen Volumenstrom liefert. Konstruktiv kann dabei eine vorhan- dene Rücklaufleitung aus der Hochdruckpumpe so angeordnet werden, dass sie den
Rücklauf mit dem Mischpunkt verbindet, so dass keine zusätzlichen Bauelemente benötigt werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoff- Einspritzsystems ist dadurch ge- kennzeichnet, dass der Mischpunkt, an dem die Kühlleitung und die Leckage aus den
Kraftstoff- Einspritzventilen zusammentreffen, möglichst dicht am Kraftstoff- Ei nspritzventi I angeordnet ist. Vorteilhaft bei dieser Ausführung ist, dass durch die kurze Wegstrecke zwischen Kraftstoff- Einspritzventil und Mischpunkt die Verweildauer und das Volumen im Leitungssystem, in dem der Kraftstoff einer kritischen Temperatur ausgesetzt ist, möglichst klein gehalten wird und somit die damit verbundenen Risiken entsprechend reduziert werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kraftstoff- Einspritzsystems ist dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kühlleitung einen zur Kraftstoff kühlung benötigten Volumenstrom aus einer Rücklaufleitung der Hochdruckpumpe aufnimmt und dieser Volumenstrom über eine Drossel oder ein Ventil so geteilt werden kann, dass eine Teilmenge des Volumenstroms zur Kühlung durch die Kühlleitung an den Mischpunkt geleitet wird und eine weitere Teilmenge direkt über die Rücklaufleitung der Hochdruckpumpe mit dem Kraftstoffrücklauf zum Kraftstofftank verbunden ist.
Vorteilhaft bei dieser Ausführung ist, dass der zur Kühlung benutzte Volumenstrom durch die Kühlleitung entsprechend geregelt werden kann.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kraftstoff- Einspritzsystems ist dadurch gekenn- zeichnet, dass am Mischpunkt ein Sensor zur Temperaturmessung oder ein Sensor zur
Durchflussmessung angeordnet ist, so dass der Volumenstrom durch die Kühlleitung beispielsweise durch eine verstellbare Drossel oder ein Ventil derart geregelt werden können, dass stets ein zur Kühlung ausreichender Volumenstrom durch die Kühlleitung an den Mischpunkt zugeführt wird. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass gerade bei niedrigeren Systemtemperaturen kein unnötig hoher Volumenstrom durch die Kühlleitung gefördert wird und somit der Gesamtwirkungsgrad des Systems nicht unnötig reduziert wird.
Zeichnung:
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend detailliert beschrieben werden:
Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoff- Einspritzsystems gemäß dem Stand der Technik
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoff-
Einspritzsystems. Fig. 3 bis 9 weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftstoff- Einspritzsystems in schematischer Darstellung. Beschreibung der Ausführungsbeispiele:
In Fig. 1 ist ein aus dem Stand der Technik bekanntes Hochdruck- Einspritzsystem schematisch dargestellt. Aus einem Kraftstofftank 1 wird mit Hilfe einer Kraftstoffförderpumpe 2 über eine Verbindungsleitung 3 Kraftstoff zu einer Vorförderpumpe 4 und zu einer Hochdruckpumpe 10 gefördert. Der Kraftstofftank 1, die Kraftstoffförderpumpe
2, die Verbindungsleitung 3 sowie die Vorförderpumpe 4 sind mit Niederdruck beaufschlagt und werden deshalb dem Niederdruckbereich zugeordnet.
An der Hochdruckpumpe 10 ist ein Kraftstoffrücklauf 11 angeordnet, welcher über eine Rücklaufleitung 12 und eine weitere Rücklaufleitung 22 mit dem Kraftstofftank 1 verbunden ist. Außerdem führt von der Hochdruckpumpe 10 eine Hochdruckleitungen 13 zu einem Hochdruckspeicher 14, der auch als Common-Rail bezeichnet wird, welcher über weitere Hochdruckleitungen 15 mit den Kraftstoffeinspritzventilen 20 verbunden ist. Dabei ist das Vorhandensein eines Hochdruckspeichers 14 nicht zwangsläufig er- forderlich.
Zum Betrieb einer (nicht dargestellten) Brennkraftmaschine wird der von der Hochdruckpumpe 10 komprimierte Kraftstoff durch das Öffnen der Kraftstoff- Einspritzventile 20 in einen Brennraum eingespritzt. Ein Teil des dem Kraftstoff- Einspritzventil 20 zugeführten Kraftstoffes wird im Kraftstoff- Einspritzventil 20 entspannt und gelangt als Steuermenge oder als Leckagemenge in die Rücklaufleitung 21, welche das Kraftstoff-
Einspritzventil 20, ggf. über eine weitere Rücklaufleitung 22, mit dem in Absatz 1 beschriebenen Niederdruckbereich, insbesondere mit dem Kraftstofftank 1 verbindet. Die Flussrichtung des Kraftstoffes ist in der schematischen Zeichnung jeweils durch Pfeile neben den entsprechenden Leitungen dargestellt.
An dem Hochdruckspeicher 14 ist ein Druckbegrenzungsventil 16 angeordnet, welches über die Rücklaufleitung 17 mit einem Mischpunkt 24 verbunden ist, an dem sich die Volumenströme aus der Rücklaufleitung 17 aus dem Druckbegrenzungsventil 16 und der Rücklaufleitung 21 aus den Kraftstoff- Einspritzventil 20 treffen und von wo aus die- ser Volumenstrom über eine weitere Rücklaufleitung 22 in den Kraftstofftank 1 gelangt. Steigt der Druck im Hochdruckspeicher 14 über einen maximal vorgegebenen Wert, dann öffnet das Druckbegrenzungsventil 16 und der Überdruck im Hochdruckspeicher 14 wird durch das Absteuern von Kraftstoff in die Rücklaufleitung 17 abgebaut.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Hilfe einer Kühlleitung kühlerer Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich der Leckagemenge aus dem Kraftstoff- Einspritzventil beigemischt um die Temperaturen in den Rücklaufleitungen 21 und 22 zu reduzieren. In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hochdruck-
Einspritzsystems dargestellt, das gegenüber der Darstellung in Fig. 1 eine zusätzliche Kühlleitung 5 enthält, welche aus dem Niederdruckbereich des Einspritzsystems zu einem Mischpunkt 23 führt, an dem sich der kühlere Kraftstoff aus der Kühlleitung 5 mit dem Kraftstoff aus der Leckage des Kraftstoff- Einspritzventils 20 vermischt und somit die Temperatur in den Rücklaufleitungen 21 und 22 entsprechend absenkt. Dabei wird die Kühlleitung 5 durch die Kraftstoffförderpumpe 2 gespeist, so dass der Kraftstoff durch die Kühlleitung 5 zum Mischpunkt 23 fließen kann. Dabei wird die Kraftstoffförderpumpe 2 so geregelt, dass stets eine ausreichende Menge an kühlerem Kraftstoff durch die Kühlleitung 5 zum Mischpunkt 23 gefördert wird. Weiterhin ist die Kraftstoff- förderpumpe 2 so auszulegen, dass der Druck in der Verbindungsleitung 3 sowie der
Kühlleitung 5 stets höher als der Druck am Mischpunkt 23 ist, so dass sich die Strömungsrichtung gemäß der Darstellung in Fig. 2 einstellt. Durch den Einsatz der Kraftstoffförderpumpe 2 kann die Vorförderpumpe 4 entfallen. In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hochdruck-
Einspritzsystems dargestellt, bei dem die zusätzliche Kühlleitung 5 zwischen der Vorförderpumpe 4 und dem Mischpunkt 23 angeordnet ist, über welche kühlerer Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich an den Mischpunkt 23 gepumpt wird, wobei die Vorförderpumpe so ausgelegt sein muss, dass sie einen höheren Druck als den Druck in der Rücklaufleitung 21 erzeugt, um die Strömungsrichtung vom Mischpunkt 23 über die
Rücklaufleitungen 21 und 22 zum Kraftstofftank 1 zu gewährleisten. Besitzt die Vorförderpumpe 4 eine ausreichende Saugleistung, um den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 1 anzusaugen, kann die Kraftstoffförderpumpe 2 entfallen. In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Kühlleitung 5 zwischen dem Rücklauf 11 der Hochdruckpumpe 10 und dem Mischpunkt 23 der Volumenströme aus der Leckage des Kraftstoff- Einspritzventils 20 angeordnet ist, wobei der Rücklauf 11 der Hochdruckpumpe 10 so ausgelegt sein muss, dass im Rücklauf 11 ein höherer Druck als der Druck in der Rücklaufleitung 21 herrscht, um die Strömungsrichtung vom Mischpunkt 23 über die Rücklaufleitungen 21 und 22 zum Kraftstofftank 1 zu gewährleisten. Bei dieser Ausführungsform entfällt die Rücklaufleitung 12 der Hochdruckpumpe 10. Bei dieser Ausführungsform kann entweder die Kraftstoffförderpumpe 2 oder die Vorförderpumpe 4 entfallen.
In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem die Kühlleitung 5 zwischen dem Kraftstofftank 1 und dem Mischpunkt 23 angeordnet ist. Zusätzlich ist in der Rücklaufleitung 22 eine Unterdruckpumpe 25 angeordnet, wobei die Unterdruckpumpe 25 so ausgelegt sein muss, dass im Rücklauf 21 und 22 ein niedriger Druck als in der Kühlleitung 5 sowie am Mischpunkt 23 herrscht, um die Strömungsrichtung vom
Mischpunkt 23 über die Rücklaufleitungen 21 und 22 zum Kraftstofftank 1 zu gewährleisten. Bei dieser Ausführung kann entweder die Kraftstoffförderpumpe 2 oder die Vorförderpumpe 4 entfallen. In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, welches abweichend von der
Darstellung in Fig. 2 die Rücklaufleitung 17 zwischen Druckbegrenzungsventil 16 und Mischpunkt 23 angeordnet ist, wobei die Rücklaufleitung 17 kürzer als in den anderen Ausführungsbeispielen ausgeführt werden kann. In Fig. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei abweichend zu Fig. 4 die Kühlleitung 5 nicht direkt aus dem Rücklauf 11 der Hochdruckpumpe 10 gespeist wird, sondern der Volumenstrom in der Kühlleitung 5 durch ein in der Rücklaufleitung 12 der Hochdruckpumpe 10 angeordnetes Ventil 7 geregelt wird. In Fig. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei abweichend zu Fig. 7 der Volumenstrom durch die Rücklaufleitung 12 der Hochdruckpumpe 10 durch eine Drossel 6 begrenzt wird und somit sichergestellt ist, dass stets ein ausreichender Volumenstrom über die Kühlleitung 5 an den Mischpunkt 23 gelangt. In Fig. 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei zusätzlich zu den Darstellungen in Fig. 7 ein Durchflussmessgerät 26 zwischen den Kraftstoffeinspritzventilen 20 und dem Mischpunkt 23 sowie ein Temperatursensor 27 am Mischpunkt 23 angeordnet sind, mit welchen der Durchfluss durch die Kühlleitung 5 über das Ventil 7 geregelt wird. Dabei kann diese Regelung sowohl über beide Kenngrößen (Durchfluss und Temperatur) als auch über jeweils eine der beiden Kenngrößen geregelt werden. Dabei kann dann das Messglied für die jeweils andere Messgröße entfallen. Alternativ zu einem regelbaren Ventil 7 kann auch analog Fig. 8 eine regelbare Drossel 6 anstelle des Ventils 7 verwendet werden.

Claims

Ansprüche
1. Hochdruck- Einspritzsystem mit einem Kraftstofftank (1), einer Verbindungsleitung (2,3,4) zwischen Kraftstofftank (1) und einer Hochdruckpumpe (10) zur Verdichtung des Kraftstoffes, wobei die Hochdruckpumpe (10) über eine entsprechende Verbindungsleitung (13,14,15) mit mindestens einem Kraftstoffeinspritzventil (20) verbunden ist, aus dem zumindest eine Teilmenge des in der Hochdruckpumpe (10) verdichteten Kraftstoffes durch Leckage im Kraftstoffeinspritzventil (20) über eine mit dem Kraftstofftank (1) verbundene Rücklaufleitung (21,22) wieder in den Kraftstofftank (1) zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Hoch- druck- Einspritzsystem über eine Kühlleitung (5) verfügt, welche den Kraftstofftank
(1) oder die Verbindungsleitung (2,3,4) oder einen Rücklauf (11) der Hochdruckpumpe (10) über einen Mischpunkt (23) mit der Rücklaufleitung (21,22) verbindet.
2. Hochdruck- Einspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsleitung (2,3,4) eine Kraftstoffförderpumpe (2) enthält, wobei die Kühlleitung (5) an einem Ende mit der Verbindungsleitung (2,3,4) zwischen tankseitiger Vorförderpumpe (2) und Hochdruckpumpe (10) und am anderen Ende mit dem Mischpunkt (23) verbunden ist. 3. Hochdruck- Einspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Kühlleitung (5) von einer Vorförderpumpe (4), welche ein Element der Verbindungsleitung (2,
3,4) darstellt und welche den Kraftstoff unter Druck setzt, zu einem Mischpunkt (23) führt.
4. Hochdruck- Einspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verbindungsleitungen (13,14,15) zumindest die nachfolgenden Bauelemente
Hochdruckspeicher (14) • Druckbegrenzungsventil (16) zur Druckreduzierung am Hochdruckspeicher (14) aufweist, wobei eine Rücklaufleitung (17) vom Druckbegrenzungsventil (16) existiert, wobei diese Rücklaufleitung (17) an einem Ende mit dem Druckbegrenzungs- ventil (16) am Hochdruckspeicher (14) und am anderen Ende entweder direkt mit dem Mischpunkt (23) oder über einen weiteren Mischpunkt (24) mit der Rücklaufleitung (21,22) verbunden ist.
5. Hochdruck- Einspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rücklaufleitung (12) zwischen Hochdruckpumpe (10) und Mischpunkt (23) mindestens eines der folgenden Bauelemente
• Drossel (6)
• Ventil (7)
angeordnet ist, wobei das Bauelement (6,7) geeignet ist, zumindest eine Teilmen- ge des Volumenstroms aus dem Rücklauf (11) aus der Hochdruckpumpe (10) oder einer Rücklaufleitung (12) der Hochdruckpumpe (10) in die Kühlleitung (5) zwischen diesem Bauelement (6,7) und dem Mischpunkt (23) zu leiten.
6. Hochdruck- Einsspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Mischpunkt (23), an welchem die Kühlleitung (5) und der Leckagestrom aus dem Kraftstoffeinspritzventil (20) zusammentreffen, möglichst nah am Kraftstoffeinspritzventil (20) befindet.
7. Hochdruck- Einspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rücklaufleitung (21,22) zwischen Mischpunkt (23) und Kraftstofftank (1) eine
Unterdruckpumpe (25) zur Erzeugung eines Unterdrucks in der Rücklaufleitung (21,22) angeordnet ist.
8. Hochdruck- Einspritzsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwi- sehen Hochdruck- Einspritzventil (20) und Mischpunkt (23) ein Durchflussmessge- rät (26) oder am Mischpunkt (23) ein Temperatursensor (27) angeordnet ist, mit dem das Ventil (7) oder die Drossel (6) so gesteuert werden, dass der Durchfluss durch die Kühlleitung (5) geregelt wird.
9. Verfahren zum Betreiben eines Hochdruck- Einspritzsystem mit einem Kraftstofftank (1), einer Verbindungsleitung (2,3,4) zwischen Kraftstofftank (1) und einer Hochdruckpumpe (10) zur Verdichtung des Kraftstoffes, wobei die Hochdruckpumpe (10) über eine entsprechende Verbindungsleitung (13,14,15) mit zumindest einem Kraftstoffeinspritzventil (20) verbunden ist, aus dem zumindest eine Teilmenge des in der Hochdruckpumpe (10) verdichteten Kraftstoffes durch Leckage im Kraftstoffeinspritzventil (20) über eine mit dem Kraftstofftank (1) verbundene Rücklaufleitung (21,22) wieder in den Kraftstofftank (1) zurückgeführt wird, sowie einer Kühlleitung (5), welche den Kraftstofftank (1) oder die Verbindungsleitung (2,3,4) oder einen Rücklauf (11) der Hochdruckpumpe (10) mit dem Mischpunkt
(23) der Rücklaufleitung (21,22) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kühlleitung (5) stets ein höherer Druck als in der Rücklaufleitung (21,22) aufrecht erhalten wird.
10. Verfahren zum Betreiben eines Hochdruck- Einspritzsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in der Kühlleitung (5) niedriger ist als die Temperatur der Leckagemenge aus dem Kraftstoff- Einspritzventil (20), so dass durch die Beimischung des kühleren Kraftstoffes aus der Kühlleitung (5) am Mischpunkt (23) die Temperatur in der Rücklaufleitung (21,22) reduziert wird.
11. Verfahren zum Betreiben einer Hochdruck- Einspritzsystems nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der über die Kühlleitung (5) dem Mischpunkt (23) zugeführt Volumenstrom ausreichend groß ist, um eine Kühlwirkung auf die Leckage aus dem Kraftstoffeinspritzventil (20) in der Rücklaufleitung (21,22) zu erzielen.
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