WO2012076241A1 - Kraftstofffördersystem einer brennkraftmaschine, mit einer rotationspumpe - Google Patents

Kraftstofffördersystem einer brennkraftmaschine, mit einer rotationspumpe Download PDF

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WO2012076241A1
WO2012076241A1 PCT/EP2011/068651 EP2011068651W WO2012076241A1 WO 2012076241 A1 WO2012076241 A1 WO 2012076241A1 EP 2011068651 W EP2011068651 W EP 2011068651W WO 2012076241 A1 WO2012076241 A1 WO 2012076241A1
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WO
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fuel
rotary pump
section
pressure
outlet
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/068651
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English (en)
French (fr)
Inventor
Siamend Flo
Frank Nitsche
Thorsten Allgeier
Juergen Arnold
Michael Bauer
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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Priority to EP20110773297 priority patent/EP2649320B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2250/00—Geometry
    • F04C2250/10—Geometry of the inlet or outlet
    • F04C2250/102—Geometry of the inlet or outlet of the outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/20—Flow
    • F04C2270/205—Controlled or regulated

Definitions

  • the invention relates to a fuel delivery system according to the preamble of claim 1.
  • Operating state of the internal combustion engine for example, regulated in a range of 40 bar to 200 bar.
  • a piston pump which is mechanically driven by the internal combustion engine.
  • a pressure sensing high pressure sensor and a quantity control valve controlling the amount of fuel may be used to control the pressure. This is done with the cooperation of a control and / or regulating device ("control unit") of the internal combustion engine.
  • control unit control unit
  • the control of the cylinder-specific injection valves takes place as a function of the respectively determined by the high pressure sensor fuel pressure.
  • valve-controlled piston pumps typically used for high-pressure generation are manufactured comparatively complex.
  • generate Single-piston pumps often high pressure pulsations on the high and
  • Outlet quantities less determined by a respective pressure are essentially on the geometry of the so-called “control” - ie the inlet sections and outlet sections - the rotary pump dependent.
  • Fuel delivery system according to claim 1 solved. Advantageous developments are specified in subclaims. Features which are important for the invention can also be found in the following description and in the drawings, wherein the features, both alone and in different combinations, can be important for the invention, without being explicitly referred to again.
  • the fuel delivery system according to the invention has the advantage that the
  • Rotary pump at least in sections and / or stepwise
  • the suction-throttled rotary pump comprises at least two outlet sections located one behind the other and viewed in the direction of rotation, wherein at least one in
  • the fuel delivery system is on the one hand between the front outlet portion and on the other hand, seen in the direction of rotation rear outlet portion and the high-pressure region a first
  • the fuel delivery system is inexpensive to produce, if the
  • Rotary pump is a planetary rotor pump.
  • Planetary rotor pumps are also particularly suitable for the application according to the invention in technical terms.
  • controllable valve device is controlled electrically or mechanically / hydraulically.
  • the valve for example, from the control and / or regulating device of
  • Internal combustion engine can be controlled, whereby the operation of the rotary pump or the amount of the generated fuel pressure can be controlled very well.
  • the valve device can be controlled, for example, by the pressure prevailing in the high-pressure region, so that regulation of the fuel pressure is possible solely from locally present variables.
  • a further embodiment of the fuel delivery system provides that the outlet sections are dimensioned and arranged such that at full delivery each outlet section promotes approximately half of a total displacement volume.
  • the front outlet section (and thus the full drive line of the rotary pump) is then needed only during takeoff to quickly build up and maintain the rail pressure.
  • the first check valve remains closed, because due to the suction throttling is achieved that the
  • Displacement chambers are usually filled to a maximum of half. Wrd so strong sucked throttled, that the displacement chambers are less than half filled (or, for example, not filled), the maximum load is dissipated at most and also the remindströmmenge (and thus the pressure pulsations) significantly reduced. Possible leaks are included.
  • the outlet sections are dimensioned and arranged in such a way that in full delivery via the front outlet section approximately 75 percent of the total displacement volume is delivered.
  • the rotary pump has a particularly low power loss, in particular during operating states with little or no fuel delivery (for example, overrun operation). Therefore, little heat must be dissipated to the environment from the rotary pump. In an upper part-load range or at full load or pressure build-up at the start of the internal combustion engine, when the maximum amount of fuel is conveyed, then there may be an increased backflow instead. The generated power loss can be sufficiently dissipated as a result of the higher fuel flow, the
  • Displacement of the rotary pump has. This can be particularly advantageous when the rotary pump has a comparatively small number of displacement chambers.
  • the front outlet section is designed such that essentially only one displacement chamber can convey at a time via the first check valve.
  • the delivery of the Rotary pump are at least partially controlled according to a respective amount of fuel to be pumped continuously.
  • controllable valve device is arranged between the inlet section and the front outlet section.
  • the controllable valve device assumes the task of a quantity control valve.
  • a controlled hydraulic bypass is provided which can recirculate a portion of the amount of fuel delivered from the front exhaust section into the intake section as needed. It can the
  • Fuel delivery system is provided that between the inlet portion and the rear outlet portion seen in the rotational direction, a second spring-loaded check valve is arranged, which blocks to the rear outlet section.
  • the second check valve has the task, in the case of a possible stoppage of the internal combustion engine and / or the rotary pump to perform an upper pressure limit, for example, if the fuel expands as a result of heating.
  • an upper pressure limit for example, if the fuel expands as a result of heating.
  • Check valve may be promoted back to the inlet section, a possibly too much subsidized amount of fuel.
  • the second check valve has a comparatively high triggering pressure.
  • controllable valve device has a hysteresis, such that an opening pressure is greater, preferably approximately twice as large as a closing pressure. This ensures that the maximum flow rate is only provided if it is really necessary to maintain rail pressure.
  • FIG. 1 is a simplified diagram of a fuel system and a fuel delivery system of an internal combustion engine disposed therein;
  • FIG. 2 shows a first embodiment of the fuel delivery system of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows another embodiment of the fuel delivery system
  • Figure 4 shows another embodiment of the fuel delivery system.
  • FIG. 1 shows a greatly simplified scheme of a fuel system 10 of an internal combustion engine, not shown here.
  • a fuel tank 12 via a low pressure line 14 with a
  • Fuel supply system 16 connected. The area upstream of the
  • Fuel supply system 16 corresponds to a low pressure region 17. Furthermore, the fuel supply system 16 via a high pressure line 18 a
  • High-pressure accumulator 20 (“common rail”) connected.
  • Fuel supply system 16 includes a rotary pump 22, which can be controlled by a control and / or regulating device 24 of the internal combustion engine.
  • the region downstream of the fuel delivery system 16 corresponds to a high-pressure region 25.
  • the rotary pump 22 promotes fuel from the fuel tank 12 into the high-pressure accumulator 20
  • Injectors are injected into the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • the fuel delivery system 16 includes the approximately in the middle region of the drawing shown rotary pump 22, the high pressure accumulator 20 toward a first check valve 28, the
  • the rotary pump 22 is in the present case designed as a planetary rotor pump, which has a radially symmetric outer housing portion 26, an inner gear 36 disposed on a hub 34, and eight radially symmetrically disposed in the housing portion 26 on a circle (not shown)
  • Planet gears 38 has.
  • the internal gear 36 has seven teeth 37 and a circumferential fine toothing (without reference numerals).
  • Planet gears 38 have a complementary fine teeth on.
  • a rotary arrow 39 indicates the direction of rotation of the hub 34 during operation.
  • the rotary pump 22 has an inlet section 42
  • Outlet portion 44 and a rear outlet portion 46 (“Auslassnieren").
  • the inlet section 42 and the outlet sections 44 and 46 at least partially cover the displacement chambers 40 and are correspondingly fluidically connected to the displacement chambers 40.
  • the cross-sections of the inlet section 42 and the front outlet section 44 and the rear outlet section 46 shown in the drawing of Figure 2 each have an approximately kidney-shaped or crescent-shaped geometry.
  • the kidneys or sickles are aligned approximately tangentially to the rotational movement.
  • the kidney of the inlet section 42 extends in about one third of a circumference and widening in the direction of rotation steadily to about 200 percent of the initial width.
  • the kidney of the front outlet portion 44 extends approximately one-eighth of a circumference and widens in the direction of rotation abruptly to about 200 percent of the initial width.
  • the kidney of the rearward outlet portion 46 extends approximately three sixteenths of a circumference and narrows steadily in the direction of rotation to about 50 percent of the original width.
  • the first check valve 28 is hydraulically connected via a fluid line 48 to the front outlet portion 44, and via a fluid line 50 to the rear outlet portion 46 and to the fuel reservoir 20, that the first check valve 28 to the front outlet portion 44 toward can lock.
  • the second check valve 30 is hydraulically connected via a fluid line 52 to the inlet section 42 and the outlet of the controllable valve device 32, and via a fluid line 54 to the rear outlet section 46, that the second check valve 30 to the rear outlet section 46th can lock out. Furthermore, the controllable valve device 32 is arranged between the low-pressure line 14 and the fluid line 52.
  • the internal gear 36 rotates in the direction of the rotary arrow 39 eccentric to the circle on which the planet gears 38 are arranged.
  • Planet gears 38 are each successively and thus time-dependent and location-dependent.
  • the planet gears 38 rotate in associated recesses of the housing portion 26, wherein the recesses each have the shape of a circle segment.
  • a segment height determining the circle segment is greater than the circle radius.
  • the openings of the recesses are directed radially inwardly on the internal gear 36.
  • the displacement chambers 40 are continuously displaced in the direction of rotation, wherein the displacement chambers 40 in the region of the inlet portion 42 steadily initially larger and then smaller again in the region of the outlet sections 44 and 46.
  • fuel can thereby be conveyed.
  • the fuel is sucked by the rotary pump 22 via the inlet portion 42, transported in the direction of rotation, and - depending on the position of Valve means 32 - discharged via both outlet sections 44 and 46 or only via the rear outlet section 46 to the high-pressure accumulator 20 out.
  • the second check valve 30 may limit the pressure prevailing in the rear outlet section 46 fuel pressure and has a correspondingly high
  • the second check valve 30 thus has the function of a pressure relief valve.
  • the amount of fuel to be delivered by the rotary pump 22 can be metered via the controllable valve device 32.
  • the controllable valve means 32 by means of the electromagnet 33 in response to the pressure prevailing in the high-pressure accumulator 20 fuel pressure is controlled by the control and / or regulating device 24.
  • a pressure sensor (not shown) is provided on the high-pressure accumulator 20.
  • the fuel pressure for example, continuously adapted to a current operating state of the internal combustion engine and thus regulated.
  • controllable valve means 32 hydraulically or mechanically controlled by the fuel pressure of the high-pressure accumulator 20 and thus the fuel pressure to be controlled to a generally fixed value.
  • this can be done by means of an additional "Druckab Strukturfunktion".
  • the cross-sections of the front outlet section 44 and the rear outlet section 46 are dimensioned so that during so-called “full delivery” of the fuel delivery system 16, each outlet section 44 and 46 delivers approximately half of a displacement volume.
  • the valve device 32 is so complete and always open - are the
  • Displacement chambers 40 are completely filled with fuel via the inlet section. As the displacement chambers 40 become smaller, the fuel firstly flows via the front outlet section 44 and the opening check valve
  • the valve device 32 is activated, thus allowing only a filling of the displacement chambers 40 with liquid fuel of, for example, about 50%. At the end of the filling process, therefore, there is a comparatively low pressure in a displacement chamber, so that it is filled with fuel and fuel vapor. If such a displacement chamber 40 now reaches the region of the front outlet section 44, despite the interim volume reduction of the displacement chamber 40, the pressure prevailing therein is insufficient to open the check valve 28. Only the further volume reduction creates such a pressure that the fuel can be pressed into the fuel reservoir 20 via the rear outlet section 46. If less than half the amount of full funding is promoted, at most one of the full funding must be
  • Heat output from the rotary pump 22 are discharged, and also remains over the second check valve 30 in the inlet portion 42 guided back fuel amount is relatively small. This can also be done
  • Pulsations of the fuel pressure can be significantly reduced.
  • outlet sections 44 and 46 in the present case are designed such that the cross section of the front outlet section 44 has approximately the size of the displacement chamber 40. This allows pressure pulsations of the
  • Fuel are kept comparatively small. Pressure pulsations can generally arise when a partially filled displacement chamber 40 is connected to one of the outlet sections 44 and 46, with a in
  • FIG. 3 shows another embodiment of the fuel delivery system 16, in turn supplemented with the high-pressure accumulator 20.
  • the basic structure and some basic function correspond to those of the device of Figure 2, so that in the following only the differences in the different
  • controllable valve means 32 will be described.
  • the front outlet section 44 is hydraulically connected to the inlet section 42 via a fluid line 56, the controllable valve device 32, and a fluid line 58. Depending on the state of the controllable valve device 32 and the respective hydraulic pressure, fuel may flow from the front outlet section 44 back to the inlet section 42. Furthermore, the low-pressure line 14 is hydraulically connected via the fluid line 52 directly to the inlet section 42.
  • controllable valve device 32 of Figure 3 has a hysteresis, such that an opening pressure is considerably greater than a closing pressure.
  • the opening pressure is twice as large as that
  • the controllable valve device 32 thus opens when the
  • Opening pressure is exceeded, and closes when the closing pressure
  • the opening and closing pressure can be removed, for example, in the fuel reservoir 20, so it can be the rail pressure. If, for example, after the opening pressure is exceeded, the controllable valve device 32 opens, it remains open even when the fuel pressure subsequently drops only comparatively little, as long as the
  • Closing pressure is not fallen below. The same applies vice versa when falling below the closing pressure.
  • Fuel supply system 16 of Figure 3 not only as a pressure relief valve - for example, in the event of a fault - but can also promote a much funded amount of fuel from the rear outlet section 46 back into the inlet section 42. As a result of the regulation achieved by the controllable valve device 32, the flow over the second check valve 30 is
  • Fuel quantity generally comparatively small.
  • the controllable valve device 32 is initially blocked.
  • the rotary pump 22 delivers fuel in the
  • High-pressure accumulator 20 and builds there continuously fuel pressure. As long as the fuel pressure in the high-pressure accumulator 20 is still so small that the first check valve 28 can open, promote the front outlet portion 44 and the rear outlet portion 46 fuel in the high-pressure accumulator 20. The capacity of the rotary pump 22 is thus maximum.
  • controllable valve device 32 After a cold start, the controllable valve device 32 is opened by means of the electromagnet 33 so that fuel can flow from the front outlet section 44 to the inlet section 42. Thus, the normal operation of the internal combustion engine or the fuel delivery system 16 is reached and the controllable valve device 32 remains open as long as the
  • the first check valve 28 remains locked, it is only conveyed through the rear outlet section 46.
  • controllable valve device 32 can be controlled hydraulically or mechanically by the fuel pressure of the high-pressure accumulator 20. However, this is not shown in FIG.
  • outlet sections 44 and 46 it is possible to carry out the rotary pump 22 with more than just two outlet sections 44 and 46.
  • the outlet sections can either directly (as outlet section 46) or over
  • FIG. 4 shows another embodiment of the fuel delivery system 16.
  • the second check valve 30 is connected between the fluid line 52 and the high-pressure accumulator 20, wherein the second
  • the rear outlet portion 46 is connected via a third check valve 62 to the high-pressure line 18 and the high-pressure accumulator 20, such that the third check valve 62 to the rear outlet portion 46 can lock out.
  • a reservoir 64 is drawn, which can absorb any leaks in the fuel.
  • Fuel supply system 16 of Figure 4 has the advantage that a possible backflow from the high-pressure accumulator 20 to the rotary pump 22 is prevented. In addition, an operating noise of the rotary pump 22 can be reduced.

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Abstract

Es wird ein Kraftstofffördersystem (16) einer Brennkraftmaschine beschrieben, mit einer Rotationspumpe (22), die Kraftstoff von einem Niederdruckbereich (17) in einen Hochdruckbereich (25) pumpt, wobei die Rotationspumpe (22) mindestens einen niederdruckseitigen Einlass-Abschnitt (42) und mindestens einen hochdruckseitigen Auslass-Abschnitt (44, 46) aufweist, und mit einer steuerbaren und zwischen niederdruckseitigem Einlass-Abschnitt (42) und Niederdruckbereich (17) angeordneten Ventileinrichtung (32) zum Steuern des geförderten Kraftstoffstroms, wobei die Rotationspumpe (22) mindestens zwei in Drehrichtung gesehen hintereinander liegende und voneinander getrennte Auslass-Abschnitte (44, 46) umfasst, und wobei mindestens ein in Drehrichtung gesehen vorderer Auslass-Abschnitt (44) hydraulisch zugeschaltet oder abgeschaltet werden kann.

Description

Beschreibung Titel
Kraftstofffördersvstem einer Brennkraftmaschine, mit einer Rotationspumpe Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Kraftstofffördersystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Vom Markt her bekannt sind Kraftstoffsysteme von Brennkraftmaschinen, beispielsweise für Ottomotoren, welche mit einer Direkteinspritzung von Kraftstoff arbeiten, wobei Einspritzdrücke von beispielsweise 200 bar erforderlich sind. Häufig wird der benötigte Kraftstoff druck in Abhängigkeit von einem
Betriebszustand der Brennkraftmaschine beispielsweise in einem Bereich von 40 bar bis 200 bar geregelt.
Dazu ist es bekannt, zur Erzeugung des erforderlichen Kraftstoffdrucks eine Kolbenpumpe zu verwenden, die mechanisch von der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Ein den Druck ermittelnder Hochdrucksensor und ein die Kraftstoffmenge steuerndes Mengensteuerventil können für die Regelung des Drucks verwendet werden. Dies erfolgt unter Mitwirkung einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung ("Steuergerät") der Brennkraftmaschine. Die Ansteuerung der zylinderindividuellen Einspritzventile erfolgt in Abhängigkeit des jeweils von dem Hochdrucksensor ermittelten Kraftstoffdrucks.
Ferner ist es möglich, den Kraftstoff druck mechanisch ohne die Verwendung eines Hochdrucksensors zu regeln. Dies ist aus dem Stand der Technik in Verbindung mit mechanisch arbeitenden Einspritzsystemen bekannt.
Die typischerweise zur Hochdruckerzeugung eingesetzten ventilgesteuerten Kolbenpumpen sind vergleichsweise aufwändig hergestellt. Zudem erzeugen Einkolbenpumpen häufig hohe Druckpulsationen auf der Hoch- und
Niederdruckseite.
Eine alternative Möglichkeit der Kraftstoffförderung ist die Verwendung von Rotationspumpen, welche in Bezug auf Kolbenpumpen vergleichsweise geringe Druckpulsationen erzeugen. Um bei einem Start der Brennkraftmaschine die erforderliche Kraftstoffmenge zum Druckaufbau und zur Einspritzung zu erzeugen, müssen diese Pumpen häufig überdimensioniert ausgeführt werden. Der bei höheren Drehzahlen zu viel geförderte Kraftstoff wird in den
Niederdruckbereich des Kraftstofffördersystems zurückgeführt.
Weiterhin ist es bekannt, Flügelzellenpumpen mittels einer druckgesteuerten Veränderung der Exzentrizität bedarfsgerecht zu steuern, so dass die in den Niederdruckbereich zurückgeführte Kraftstoffmenge zumindest verkleinert werden kann.
Viele der bei Kolbenpumpen angewandten einfacheren Methoden zur
Bedarfsregelung versagen jedoch bei Rotationspumpen, da diese vom Prinzip her zwangsgesteuert sind. Bei Rotationspumpen sind die Einlass- und
Auslassmengen weniger von einem jeweiligen Druck bestimmt, sondern sind im Wesentlichen von der Geometrie der so genannten "Steuernieren" - also der Einlass-Abschnitte und Auslass-Abschnitte - der Rotationspumpe abhängig.
Eine Patentveröffentlichung aus diesem Fachgebiet ist beispielsweise die EP 1 927 754 A1.
Offenbarung der Erfindung Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein
Kraftstofffördersystem nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. Das erfindungsgemäße Kraftstofffördersystem hat den Vorteil, dass die
Erzeugung eines hohen Kraftstoffdrucks mittels einer sauggedrosselten
Rotationspumpe mindestens abschnittsweise und/oder schrittweise
bedarfsgerecht gesteuert werden kann, wobei das Betriebsgeräusch und
Druckpulsationen der sauggedrosselten Rotationspumpe minimiert werden können. Somit kann die Förderleistung entsprechend einem jeweiligen Bedarf auf einfache Weise gedrosselt werden. Außerdem ist das erfindungsgemäße
Kraftstofffördersystem kostengünstig herstellbar.
Es wird von der Überlegung ausgegangen, dass Rotationspumpen im
Allgemeinen überdimensioniert werden, um auch bei niedrigen Drehzahlen einer Brennkraftmaschine einen genügenden Kraftstoffdruck zu erzeugen. Dabei macht es sich die Erfindung zunutze, dass die Förderung des Kraftstoffs - abhängig von der Drehzahl und/oder dem Betriebszustand der
Brennkraftmaschine - auch ohne eine über den gesamten Bereich der benötigten Förderleistung stufenlose Regelung erfolgen kann. Beispielsweise kann es bereits ausreichend sein, nach erfolgtem Start bzw. Kaltstart der
Brennkraftmaschine das wirksame Verdrängungsvolumen der Rotationspumpe gestuft zu begrenzen. Die Begrenzung des Verdrängungsvolumens geschieht dabei in zumindest mittelbarer Abhängigkeit von der Saugdrosselung.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die sauggedrosselte Rotationspumpe mindestens zwei in Drehrichtung gesehen hintereinander liegende und voneinander getrennte Auslass-Abschnitte umfasst, wobei mindestens ein in
Drehrichtung gesehen vorderer Auslass-Abschnitt - abhängig vom Grad der Saugdrosselung - hydraulisch zugeschaltet oder abgeschaltet werden kann. Damit ist es in Abhängigkeit des jeweiligen Kraftstoffbedarfs möglich, die
Förderleistung der Rotationspumpe mittels eines vergleichsweise einfachen Schaltventils zu beeinflussen, bei trotz Saugdrosselung günstigem und leisem
Betriebsverhalten der Rotationspumpe.
In einer Ausgestaltung des Kraftstofffördersystems ist zwischen einerseits dem vorderen Auslass-Abschnitt und andererseits einem in Drehrichtung gesehen hinteren Auslass-Abschnitt und dem Hochdruckbereich ein erstes
Rückschlagventil angeordnet, welches zu dem vorderen Auslass-Abschnitt hin sperrt. Damit ist eine Förderung von Kraftstoff grundsätzlich über beide Auslass- Abschnitte möglich. Ist aber die einlassseitige Ventileinrichtung aktiv, arbeitet die Rotationspumpe also sauggedrosselt, bleibt der Druck im vorderen Auslass- Abschnitt niedrig und dieser daher vom Hochdruckbereich (und auch vom hinteren Auslass-Abschnitt) getrennt. Dadurch ergibt sich eine einfache und kostengünstige Regelung. Weiterhin ist es möglich, auch mehr als zwei Auslass- Abschnitte vorzusehen, welche abhängig von der konkreten Ausführungsform entweder unmittelbar oder über jeweils ein weiteres Rückschlagventil mit dem Hochdruckbereich hydraulisch verbunden bzw. von dem diesen trennbar sind. Dadurch kann das wirksame Verdrängungsvolumen der Rotationspumpe noch feiner gestuft eingestellt bzw. begrenzt werden.
Das Kraftstofffördersystem ist kostengünstig herstellbar, wenn die
Rotationspumpe eine Planetenrotorpumpe ist. Planetenrotorpumpen sind für die erfindungsgemäße Anwendung auch in technischer Hinsicht besonders geeignet.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die steuerbare Ventileinrichtung elektrisch oder mechanisch/hydraulisch angesteuert wird. Bei einer elektrischen Steuerung kann das Ventil beispielsweise von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung der
Brennkraftmaschine gesteuert werden, wodurch der Betrieb der Rotationspumpe bzw. die Höhe des erzeugten Kraftstoffdrucks besonders gut kontrolliert werden kann. Bei einer mechanisch/hydraulischen Steuerung kann die Ventileinrichtung beispielsweise von dem in dem Hochdruckbereich herrschenden Druck gesteuert werden, so dass eine Regelung des Kraftstoffdrucks allein aus lokal vorliegenden Größen möglich ist.
Eine weitere Ausgestaltung des Kraftstofffördersystems sieht vor, dass die Auslass-Abschnitte so dimensioniert und angeordnet sind, dass bei Vollförderung jeder Auslass-Abschnitt ungefähr die Hälfte eines Gesamt- Verdrängungsvolumens fördert. Der vordere Auslass-Abschnitt (und damit die volle Antriebsleitung der Rotationspumpe) wird dann nur während des Startes zum schnellen Aufbau und Halten des Raildrucks benötigt. Während des normalen Betriebs mit einem Kraftstoffbedarf, der maximal der Hälfte des Start- Kraftstoffbedarfs entspricht, bleibt das erste Rückschlagventil dagegen geschlossen, da aufgrund der Saugdrosselung erreicht wird, dass die
Verdrängerräume im Regelfalle maximal zur Hälfte gefüllt sind. Wrd so stark sauggedrosselt, dass die Verdrängerräume weniger als zur Hälfte befüllt sind (oder beispielsweise gar nicht gefüllt sind), wird maximal die Volllastmenge dissipiert und auch die Rückströmmenge (und damit auch die Druckpulsationen) deutlich reduziert. Dabei sind mögliche Leckagen mit einbezogen. Die
Dimensionierung erfolgt über die jeweilige Geometrie der - in diesem Fall zwei -
Auslass-Abschnitte, welche auch als "Drucknieren" bezeichnet werden. Die Zuschaltung bzw. Abschaltung erfolgt selbsttätig durch das erste
Rückschlagventil in Abhängigkeit der zwischen dem vorderen und dem hinteren Auslass-Abschnitt herrschenden Druckdifferenz, die wiederum vom Umfang der Saugdrosselung abhängt. Es versteht sich, dass die Auslass-Abschnitte auch eine beliebig andere Geometrie als "nierenförmig" oder "sichelförmig" aufweisen können.
Alternativ ist vorgesehen, dass die Auslass-Abschnitte so dimensioniert und angeordnet sind, dass bei Vollförderung über den vorderen Auslass-Abschnitt in etwa 75 Prozent des Gesamt-Verdrängungsvolumens gefördert wird. Dadurch weist die Rotationspumpe - insbesondere bei Betriebszuständen mit geringer oder keiner Kraftstoff-Förderung (bspw. Schubbetrieb) eine besonders kleine Verlustleistung auf. Daher muss aus der Rotationspumpe wenig Wärme an die Umgebung abgeführt werden. In einem oberen Teillastbereich oder bei Volllast oder beim Druckaufbau beim Start der Brennkraftmaschine, wenn die maximale Kraftstoffmenge gefördert wird, findet dann möglicherweise ein verstärktes Rückströmen statt. Die dabei erzeugte Verlustleistung kann als Folge der höheren Kraftstoff-Fördermenge ausreichend abgeführt werden, die
entstehenden Pulsationen können toleriert oder ausgeglichen werden, und das
Pumpengeräusch wird durch das höhere Betriebsgeräusch der
Brennkraftmaschine überdeckt.
Eine weitere Ausgestaltung des Kraftstofffördersystems sieht vor, dass ein Querschnitt des vorderen Auslass-Abschnitts in etwa die Größe eines
Verdrängerraums der Rotationspumpe aufweist. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn die Rotationspumpe eine vergleichsweise geringe Anzahl an Verdrängerräumen aufweist. Der vordere Auslass-Abschnitt ist dabei derart ausgebildet, dass im Wesentlichen nur ein Verdrängerraum zu einer Zeit über das erste Rückschlagventil fördern kann. Damit kann die Förderleistung der Rotationspumpe zumindest bereichsweise entsprechend einer jeweils zu fördernden Kraftstoffmenge stufenlos geregelt werden.
In einer nochmals weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die steuerbare Ventileinrichtung zwischen Einlassabschnitt und vorderem Auslass-Abschnitt angeordnet ist. Dabei übernimmt die steuerbare Ventileinrichtung die Aufgabe eines Mengensteuerventils. Wiederum kann ergänzend zwischen dem vorderen und dem hinteren Auslass-Abschnitt das erste Rückschlagventil angeordnet sein, welches zu dem vorderen Auslass-Abschnitt hin sperren kann. Mit dieser Anordnung wird ein gesteuerter hydraulischer Bypass geschaffen, der einen Teil der aus dem vorderen Auslass-Abschnitt geförderten Kraftstoffmenge in den Einlass-Abschnitt bedarfsabhängig zurückführen kann. Dabei kann der
Durchflussquerschnitt des Mengensteuerventils kontinuierlich, gestuft oder vorzugsweise schaltend verändert werden.
Ergänzend zu den oben beschriebenen Ausgestaltungen des
Kraftstofffördersystems ist vorgesehen, dass zwischen dem Einlass-Abschnitt und dem in Drehrichtung gesehen hinteren Auslass-Abschnitt ein zweites federbelastetes Rückschlagventil angeordnet ist, welches zum hinteren Auslass- Abschnitt hin sperrt. Das zweite Rückschlagventil hat die Aufgabe, bei einem eventuellen Stillstand der Brennkraftmaschine und/oder der Rotationspumpe eine obere Druckbegrenzung durchzuführen, falls beispielsweise sich der Kraftstoff in Folge einer Erwärmung ausdehnt. Außerdem kann durch das zweite
Rückschlagventil eine eventuell zu viel geförderte Kraftstoffmenge zurück in den Einlass-Abschnitt gefördert werden. Das zweite Rückschlagventil weist dazu einen vergleichsweise hohen Auslösedruck auf.
Weiterhin wird in diesem Zusammenhang vorgeschlagen, dass die steuerbare Ventileinrichtung eine Hysterese aufweist, derart, dass ein Öffnungsdruck größer, vorzugsweise ungefähr doppelt so groß ist als ein Schließdruck. Hierdurch wird sichergestellt, dass die maximale Fördermenge nur dann bereitgestellt wird, wenn dies wirklich zur Aufrechterhaltung des Raildrucks erforderlich ist.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen: Figur 1 ein vereinfachtes Schema eines Kraftstoff Systems und eines darin angeordneten Kraftstofffördersystems einer Brennkraftmaschine;
Figur 2 eine erste Ausführungsform des Kraftstofffördersystems von Figur 1 ;
Figur 3 eine andere Ausführungsform des Kraftstofffördersystems; und
Figur 4 eine weitere Ausführungsform des Kraftstofffördersystems.
Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Die Figur 1 zeigt ein stark vereinfachtes Schema eines Kraftstoffsystems 10 einer hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine. In der Zeichnung von links nach rechts ist ein Kraftstofftank 12 über eine Niederdruckleitung 14 mit einem
Kraftstofffördersystem 16 verbunden. Der Bereich stromaufwärts des
Kraftstofffördersystems 16 entspricht einem Niederdruckbereich 17. Weiterhin ist an das Kraftstofffördersystem 16 über eine Hochdruckleitung 18 ein
Hochdruckspeicher 20 ("Common Rail") angeschlossen. Das
Kraftstofffördersystem 16 umfasst eine Rotationspumpe 22, welche von einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 24 der Brennkraftmaschine gesteuert werden kann. Der Bereich stromabwärts des Kraftstofffördersystems 16 entspricht einem Hochdruckbereich 25.
Im Betrieb fördert die Rotationspumpe 22 Kraftstoff von dem Kraftstofftank 12 in den Hochdruckspeicher 20. Davon ausgehend kann Kraftstoff mittels
Einspritzventilen in Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt werden.
Die Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform des Kraftstofffördersystems 16 und den Hochdruckspeicher 20. Vorliegend umfasst das Kraftstofffördersystem 16 die etwa im mittleren Bereich der Zeichnung dargestellte Rotationspumpe 22, zum Hochdruckspeicher 20 hin ein erstes Rückschlagventil 28, zum
Niederdruckbereich 17 hin ein zweites Rückschlagventil 30 und eine steuerbare Ventileinrichtung 32, welche über einen Elektromagneten 33 steuerbar ist. Die Rotationspumpe 22 ist vorliegend als eine Planetenrotorpumpe ausgeführt, welche einen radialsymmetrischen äußeren Gehäuseabschnitt 26, ein auf einer Nabe 34 angeordnetes Innenzahnrad 36, und acht in dem Gehäuseabschnitt 26 auf einem (nicht dargestellten) Kreis radialsymmetrisch angeordnete
Planetenzahnräder 38 aufweist. Das Innenzahnrad 36 weist sieben Zähne 37 sowie eine umlaufende Feinverzahnung (ohne Bezugszeichen) auf. Die
Planetenzahnräder 38 weisen eine dazu komplementäre Feinverzahnung auf.
Ein Drehpfeil 39 kennzeichnet die Drehrichtung der Nabe 34 im Betrieb. Radial zwischen dem Innenzahnrad 36 und dem Gehäuseabschnitt 26 bzw. den Planetenzahnrädern 38 sind Verdrängerräume 40, welche nur teilweise mit ihrem
Bezugszeichen kenntlich gemacht sind, mit jeweils unterschiedlichen Größen und Geometrien gebildet, deren Volumen mit der Drehbewegung des
Innenzahnrads zunächst zu- und dann wieder abnimmt. Im in der Zeichnung oberen Bereich weist die Rotationspumpe 22 einen Einlass-Abschnitt 42
("Einlassniere") auf, sowie im unteren Bereich einen in Drehrichtung vorderen
Auslass-Abschnitt 44 und einen hinteren Auslass-Abschnitt 46 ("Auslassnieren"). Der Einlass-Abschnitt 42 und die Auslass-Abschnitte 44 und 46 überdecken die Verdrängerräume 40 zumindest teilweise und sind entsprechend mit den Verdrängerräumen 40 fluidisch verbunden.
Die in der Zeichnung der Figur 2 dargestellten Querschnitte des Einlass- Abschnitts 42 sowie des vorderen Auslass-Abschnitts 44 und des hinteren Auslass-Abschnitts 46 weisen jeweils eine in etwa nierenförmige oder sichelförmige Geometrie auf. Dabei sind die Nieren oder Sicheln in etwa tangential zu der Drehbewegung ausgerichtet.
Die Niere des Einlass-Abschnitts 42 erstreckt sich in etwa über ein Drittel eines Kreisumfangs und verbreitert sich in Drehrichtung stetig auf etwa 200 Prozent der Anfangsbreite. Die Niere des vorderen Auslass-Abschnitts 44 erstreckt sich in etwa über ein Achtel eines Kreisumfangs und verbreitert sich in Drehrichtung sprunghaft auf etwa 200 Prozent der Anfangsbreite. Die Niere des hinteren Auslass-Abschnitts 46 erstreckt sich in etwa über drei Sechzehntel eines Kreisumfangs und verschmälert sich in Drehrichtung stetig auf etwa 50 Prozent der Ausgangsbreite. Das erste Rückschlagventil 28 ist über eine Fluidleitung 48 mit dem vorderen Auslass-Abschnitt 44, und über eine Fluidleitung 50 mit dem hinteren Auslass- Abschnitt 46 und mit dem Kraftstoffspeicher 20 hydraulisch so verbunden, dass das erste Rückschlagventil 28 zum vorderen Auslass-Abschnitt 44 hin sperren kann. Das zweite Rückschlagventil 30 ist über eine Fluidleitung 52 mit dem Einlass-Abschnitt 42 und dem Auslass der steuerbaren Ventileinrichtung 32, und über eine Fluidleitung 54 mit dem hinteren Auslass-Abschnitt 46 hydraulisch so verbunden, dass das zweite Rückschlagventil 30 zum hinteren Auslass-Abschnitt 46 hin sperren kann. Weiterhin ist die steuerbare Ventileinrichtung 32 zwischen der Niederdruckleitung 14 und der Fluidleitung 52 angeordnet.
Im Betrieb dreht sich das Innenzahnrad 36 in Richtung des Drehpfeils 39 exzentrisch zu dem Kreis, auf welchem die Planetenzahnräder 38 angeordnet sind. Mittels der Feinverzahnung können die sieben Zähne 37 des
Innenzahnrads 36 mit den acht Planetenzahnrädern 38 kämmen, wobei die Kämmung bzw. die Drehung des Innenzahnrads 36 bzw. die Exzentrizität der Nabe 34 durch eine Art von "eintauchender" Schwebung charakterisiert ist. Die Eintauchbewegungen der Zähne 37 in die Zwischenräume der
Planetenzahnräder 38 erfolgen jeweils nacheinander und somit zeitabhängig und ortsabhängig.
Die Planetenzahnräder 38 drehen sich in zugehörigen Ausnehmungen des Gehäuseabschnitts 26, wobei die Ausnehmungen jeweils die Form eines Kreissegments aufweisen. Vorliegend ist eine das Kreissegment bestimmende Segmenthöhe größer als der Kreisradius. Die Öffnungen der Ausnehmungen sind radial nach innen auf das Innenzahnrad 36 gerichtet.
Durch die Drehbewegung des Innenzahnrads 36 werden die Verdrängerräume 40 fortwährend in Drehrichtung verschoben, wobei die Verdrängerräume 40 im Bereich des Einlass-Abschnitts 42 stetig zunächst größer und dann im Bereich der Auslass-Abschnitte 44 und 46 wieder kleiner werden. Entsprechend den Querschnitten des Einlass-Abschnitts 42, des vorderen Auslass-Abschnitts 44, und des hinteren Auslass-Abschnitts 46 kann dadurch Kraftstoff gefördert werden. Dabei wird der Kraftstoff von der Rotationspumpe 22 über den Einlass- Abschnitt 42 angesaugt, in Drehrichtung transportiert, und - je nach Stellung der Ventileinrichtung 32 - über beide Auslass-Abschnitte 44 und 46 oder nur über den hinteren Auslass-Abschnitt 46 zum Hochdruckspeicher 20 hin abgegeben.
Das zweite Rückschlagventil 30 kann den in dem hinteren Auslass-Abschnitt 46 herrschenden Kraftstoff druck begrenzen und weist einen entsprechend hohen
Auslösedruck auf. Damit kann bei einem Fehler in dem Kraftstoff System 10 oder bei einer eventuellen Erhöhung des Kraftstoffdrucks bei gestoppter
Brennkraftmaschine (Kraftstofferwärmung) überschüssiger Kraftstoff zurück zu dem Einlass-Abschnitt 42 geleitet werden. Das zweite Rückschlagventil 30 weist somit die Funktion eines Druckbegrenzungsventils auf.
Die von der Rotationspumpe 22 zu fördernde Kraftstoffmenge kann über die steuerbare Ventileinrichtung 32 zugemessen werden. Es ergibt sich eine so genannte "Saugdrosselung", wobei die steuerbare Ventileinrichtung 32 mittels des Elektromagneten 33 in Abhängigkeit von dem in dem Hochdruckspeicher 20 herrschenden Kraftstoff druck von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 24 gesteuert wird. Dazu ist unter anderem ein Drucksensor (nicht dargestellt) an dem Hochdruckspeicher 20 vorgesehen. Damit kann der Kraftstoff druck beispielsweise stetig an einen aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine angepasst und somit geregelt werden.
Alternativ kann die steuerbare Ventileinrichtung 32 hydraulisch bzw. mechanisch durch den Kraftstoffdruck des Hochdruckspeichers 20 gesteuert und somit der Kraftstoff druck auf einen im Allgemeinen festen Wert geregelt werden. Optional kann dies mittels einer zusätzlichen "Druckabsteuerfunktion" ausgeführt sein.
Dies ist in der Zeichnung der Figur 2 jedoch nicht dargestellt.
Vorliegend sind die Querschnitte des vorderen Auslass-Abschnitts 44 und des hinteren Auslass-Abschnitts 46 so bemessen, dass bei einer so genannten "Vollförderung" des Kraftstofffördersystems 16 jeder Auslass-Abschnitt 44 und 46 ungefähr die Hälfte eines Verdrängungsvolumens fördert. Bei Vollförderung - die Ventileinrichtung 32 ist also vollständig und immer geöffnet - werden die
Verdrängungsräume 40 über den Einlass-Abschnitt vollständig mit Kraftstoff gefüllt. Beim Kleinerwerden der Verdrängerräume 40 wird der Kraftstoff zunächst über den vorderen Auslass-Abschnitt 44 und das sich öffnende Rückschlagventil
28 und dann über den hinteren Auslass-Abschnitt 46 in den Kraftstoffspeicher 20 gedrückt. Eine solche Vollförderung findet beispielsweise beim Starten der Brennkraftmaschine zum schnellen Druckaufbau im Kraftstoffspeicher 20 statt.
Bei einer Teilförderung wird die Ventileinrichtung 32 angesteuert und lässt so nur eine Befüllung der Verdrängungsräume 40 mit flüssigem Kraftstoff von beispielsweise ungefähr 50% zu. Am Ende des Füllvorgangs herrscht daher ein vergleichsweise geringer Druck in einem Verdrängerraum, so dass er mit Kraftstoff und Kraftstoffdampf gefüllt ist. Gelangt ein solcher Verdrängerraum 40 nun in den Bereich des vorderen Auslass-Abschnitts 44, reicht trotz der zwischenzeitlichen Volumenverkleinerung des Verdrängerraums 40 der in diesem herrschende Druck nicht aus, um das Rückschlagventil 28 zu öffnen. Erst die weitere Volumenverkleinerung schafft einen solchen Druck, dass der Kraftstoff über den hinteren Auslass-Abschnitt 46 in den Kraftstoffspeicher 20 gedrückt werden kann. Falls weniger als die halbe Menge der Vollförderung gefördert wird, so muss höchstens eine der Vollförderung entsprechende
Wärmeleistung aus der Rotationspumpe 22 abgeführt werden, und ebenso bleibt die über das zweite Rückschlagventil 30 in den Einlass-Abschnitt 42 zurück geführte Kraftstoffmenge vergleichsweise klein. Dadurch können auch
Pulsationen des Kraftstoffdrucks deutlich vermindert werden.
Ein alternative Bemessung der Querschnitte des vorderen Auslass-Abschnitts 44 und des hinteren Auslass-Abschnitts 46 sieht vor, dass bei der Vollförderung der Rotationspumpe 22 der vordere Auslass-Abschnitt 44 in etwa 75 Prozent des Verdrängungsvolumens fördert. Dies kann beispielsweise eine geeignete
Bemessung sein, wenn zum Starten der Brennkraftmaschine sehr viel mehr
Kraftstoff als im Normalbetrieb benötigt wird.
Man erkennt, dass die Auslass-Abschnitte 44 und 46 vorliegend so ausgeführt sind, dass der Querschnitt des vorderen Auslass-Abschnitts 44 in etwa die Größe des Verdrängerraums 40 aufweist. Dadurch können Druckpulsationen des
Kraftstoffs vergleichsweise klein gehalten werden. Druckpulsationen können allgemein dann entstehen, wenn ein teilweise gefüllter Verdrängerraum 40 mit einem der Auslass-Abschnitte 44 bzw. 46 verbunden ist, mit dem ein in
Drehrichtung voreilender und bereits fördernder Verdrängerraum 40 verbunden ist. Die Figur 3 zeigt eine andere Ausführungsform des Kraftstofffördersystems 16, wiederum ergänzt mit dem Hochdruckspeicher 20. Der grundsätzliche Aufbau und einige grundsätzliche Funktion entsprechen denen der Vorrichtung von Figur 2, so dass im Folgenden nur die Unterschiede hinsichtlich der anders
angeordneten steuerbaren Ventileinrichtung 32 beschrieben werden.
In dem Kraftstofffördersystem 16 von Figur 3 ist der vordere Auslass-Abschnitt 44 über eine Fluidleitung 56, die steuerbare Ventileinrichtung 32 und eine Fluidleitung 58 mit dem Einlass-Abschnitt 42 hydraulisch verbunden. Abhängig von dem Zustand der steuerbaren Ventileinrichtung 32 sowie dem jeweiligen hydraulischen Druck kann Kraftstoff von dem vorderen Auslass-Abschnitt 44 zurück zu dem Einlass-Abschnitt 42 fließen. Weiterhin ist die Niederdruckleitung 14 über die Fluidleitung 52 unmittelbar mit dem Einlass-Abschnitt 42 hydraulisch verbunden.
Darüber hinaus weist die steuerbare Ventileinrichtung 32 der Figur 3 eine Hysterese auf, derart, dass ein Öffnungsdruck erheblich größer ist als ein Schließdruck. Vorliegend ist der Öffnungsdruck doppelt so groß wie der
Schließdruck. Die steuerbare Ventileinrichtung 32 öffnet also, wenn der
Öffnungsdruck überschritten ist, und schließt, wenn der Schließdruck
unterschritten ist. Der Öffnungs- und Schließdruck kann beispielsweise im Kraftstoffspeicher 20 abgenommen werden, kann also der Raildruck sein. Wenn beispielsweise nach dem Überschreiten des Öffnungsdrucks die steuerbare Ventileinrichtung 32 öffnet, bleibt sie auch dann weiterhin geöffnet, wenn der Kraftstoff druck anschließend nur vergleichsweise wenig absinkt, solange der
Schließdruck nicht unterschritten wird. Entsprechendes gilt umgekehrt beim Unterschreiten des Schließdrucks.
In Figur 3 ist die Aufgabe des zweiten Rückschlagventils 30 in Bezug auf die Figur 2 erweitert. Das zweite Rückschlagventil 30 wirkt in dem
Kraftstofffördersystem 16 der Figur 3 nicht nur als Druckbegrenzungsventil - beispielsweise für den Fehlerfall - sondern kann auch eine zu viel geförderte Kraftstoffmenge von dem hinteren Auslass-Abschnitt 46 zurück in den Einlass- Abschnitt 42 fördern. Als Folge der durch die steuerbare Ventileinrichtung 32 erreichten Regelung ist die über das zweite Rückschlagventil 30 fließende
Kraftstoffmenge im Allgemeinen vergleichsweise klein. Bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine ist die steuerbare Ventileinrichtung 32 zunächst gesperrt. Die Rotationspumpe 22 fördert Kraftstoff in den
Hochdruckspeicher 20 und baut dort kontinuierlich Kraftstoff druck auf. Solange der Kraftstoff druck in dem Hochdruckspeicher 20 noch so klein ist, dass das erste Rückschlagventil 28 öffnen kann, fördern der vordere Auslass-Abschnitt 44 und der hintere Auslass-Abschnitt 46 Kraftstoff in den Hochdruckspeicher 20. Die Förderleistung der Rotationspumpe 22 ist also maximal.
Nach erfolgtem Kaltstart wird die steuerbare Ventileinrichtung 32 mittels des Elektromagneten 33 geöffnet, so dass Kraftstoff von dem vorderen Auslass- Abschnitt 44 hin zu dem Einlass-Abschnitt 42 fließen kann. Damit ist der normale Betriebsfall der Brennkraftmaschine bzw. des Kraftstofffördersystems 16 erreicht und die steuerbare Ventileinrichtung 32 bleibt geöffnet, solange der
Kraftstoff druck den Schließdruck nicht unterschreitet. Aufgrund des
vergleichsweise geringen Drucks in dem Auslass-Abschnitt 44 bleibt das erste Rückschlagventil 28 gesperrt, es wird nur über den hinteren Auslass-Abschnitt 46 gefördert.
Alternativ zur Steuerung durch den Elektromagneten 33 kann die steuerbare Ventileinrichtung 32 hydraulisch bzw. mechanisch durch den Kraftstoffdruck des Hochdruckspeichers 20 gesteuert werden. Dies ist in der Figur 3 jedoch nicht dargestellt.
Weiterhin ist es möglich, die Rotationspumpe 22 auch mit mehr als nur zwei Auslass-Abschnitten 44 und 46 auszuführen. Dabei können die Auslass- Abschnitte wahlweise direkt (wie Auslass-Abschnitt 46) oder über ein
Rückschlagventil (wie Auslass-Abschnitt 44) mit dem Hochdruckspeicher 20 hydraulisch verbunden sein.
Die der Rotationspumpe 22 zugewandten Anschlüsse der Fluidleitungen 48, 50, 52, 54, 56 und 58 sind in der Zeichnung der Figuren 2 und 3 jeweils durch einen Punkt gekennzeichnet. Es versteht sich, dass die Punkte lediglich die
hydraulische Zuordnung, jedoch nicht die genauen geometrischen Positionen der jeweiligen Anschlüsse zeigen. Ferner versteht sich, dass die Ausführungsform der Figur 3 mit allen Varianten der Ausführungsform der Figur 2 kombinierbar ist.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kraftstofffördersystems 16. Vorliegend ist der Einlass-Abschnitt 42 der Rotationspumpe 22 über die
Fluidleitung 52 und eine mechanische Drossel 60 an den Niederdruckbereich 17 angeschlossen. Das zweite Rückschlagventil 30 ist zwischen der Fluidleitung 52 und dem Hochdruckspeicher 20 angeschlossen, wobei das zweite
Rückschlagventil 30 zum Hochdruckspeicher 20 hin sperren kann.
Weiterhin ist der hintere Auslass-Abschnitt 46 über ein drittes Rückschlagventil 62 an die Hochdruckleitung 18 bzw. den Hochdruckspeicher 20 angeschlossen, derart, dass das dritte Rückschlagventil 62 zum hinteren Auslass-Abschnitt 46 hin sperren kann. Ergänzend ist in der Figur 4 ein Reservoir 64 gezeichnet, welches eventuelle Leckagen des Kraftstoffs aufnehmen kann. Das
Kraftstofffördersystem 16 der Figur 4 weist den Vorteil auf, dass eine eventuelle Rückströmung vom Hochdruckspeicher 20 hin zur Rotationspumpe 22 verhindert wird. Außerdem kann ein Betriebsgeräusch der Rotationspumpe 22 vermindert werden.

Claims

Kraftstofffördersystem (16) einer Brennkraftmaschine, mit einer
Rotationspumpe (22), die Kraftstoff von einem Niederdruckbereich (17) in einen Hochdruckbereich (25) pumpt, wobei die Rotationspumpe (22) mindestens einen niederdruckseitigen Einlass-Abschnitt (42) und
mindestens einen hochdruckseitigen Auslass-Abschnitt (44, 46) aufweist, und mit einer steuerbaren und zwischen niederdruckseitigem Einlass- Abschnitt (42) und Niederdruckbereich (17) angeordneten Ventileinrichtung (32) zum Steuern des geförderten Kraftstoffstroms, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationspumpe (22) mindestens zwei in Drehrichtung gesehen hintereinander liegende und voneinander getrennte Auslass-Abschnitte (44, 46) umfasst, und dass mindestens ein in Drehrichtung gesehen vorderer Auslass-Abschnitt (44) hydraulisch zugeschaltet oder abgeschaltet werden kann.
Kraftstofffördersystem (16) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einerseits dem vorderen Auslass-Abschnitt (44) und andererseits einem in Drehrichtung gesehen hinteren Auslass-Abschnitt (46) und dem Hochdruckbereich (25) ein erstes Rückschlagventil (28) angeordnet ist, welches zu dem vorderen Auslass-Abschnitt (44) hin sperrt.
Kraftstofffördersystem (16) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Einlass-Abschnitt (42) und einem in Drehrichtung gesehen hinteren Auslass-Abschnitt (46) ein zweites federbelastetes Rückschlagventil (30) angeordnet ist, welches zum hinteren Auslass-Abschnitt (46) hin sperrt.
Kraftstofffördersystem (16) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationspumpe (22) eine Planetenrotorpumpe ist. Kraftstofffördersystem (16) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Ventileinrichtung (32) elektrisch oder mechanisch/hydraulisch angesteuert wird.
Kraftstofffördersystem (16) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslass-Abschnitte (44, 46) so dimensioniert und angeordnet sind, dass bei Vollförderung über jeden Auslass-Abschnitt (44, 46) ungefähr die Hälfte eines Gesamt- Verdrängungsvolumens gefördert wird.
Kraftstofffördersystem (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslass-Abschnitte (44, 46) so dimensioniert und angeordnet sind, dass bei Vollförderung über den vorderen Auslass- Abschnitt (44) in etwa 75 Prozent des Gesamt-Verdrängungsvolumens gefördert wird.
Kraftstofffördersystem (16) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt des vorderen Auslass-Abschnitts (44) in etwa die Größe eines Verdrängerraums (40) der Rotationspumpe (22) aufweist.
Kraftstofffördersystem (16) einer Brennkraftmaschine, mit einer
Rotationspumpe (22), die Kraftstoff von einem Niederdruckbereich (17) in einen Hochdruckbereich (25) pumpt, wobei die Rotationspumpe (22) mindestens einen niederdruckseitigen Einlass-Abschnitt (42) und mindestens einen hochdruckseitigen Auslass-Abschnitt (44, 46) aufweist, und mit einer steuerbaren und zwischen niederdruckseitigem Einlass- Abschnitt (42) und hochdruckseitigem Auslassabschnitt (44, 46) angeordneten Ventileinrichtung (32) zum Steuern des geförderten
Kraftstoffstroms, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationspumpe (22) mindestens zwei in Drehrichtung gesehen hintereinander liegende und voneinander getrennte Auslass-Abschnitte (44, 46) umfasst, dass mindestens ein in Drehrichtung gesehen vorderer Auslass-Abschnitt (44) hydraulisch zugeschaltet oder abgeschaltet werden kann, und dass die steuerbare Ventileinrichtung (32) eine Hysterese aufweist, derart, dass ein Öffnungsdruck größer, vorzugsweise ungefähr doppelt so groß ist als ein Schließdruck.
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