WO2013037481A1

WO2013037481A1 - Hochdruckpumpensystem

Info

Publication number: WO2013037481A1
Application number: PCT/EP2012/003812
Authority: WO
Inventors: Torsten Bucher; Georgetta Gassmann; Frank Graessler; Matthias RETH; Holmer Slocinski; Rainer ZASS
Original assignee: L'orange Gmbh
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2013-03-21
Also published as: DE102011112947B3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hochdruckpumpensystem, insbesondere für mit Kraftstoffeinspritzung arbeitende Brennkraftmaschinen, bei dem eine zwischen Niederdruckbereich und Hochdruckbereich verlaufende Anschlussverbindung (7) einen niederdruckseitigen Anschlussteil (12) und einen hochdruckseitigen Anschlussteil (13) aufweist, bei der auf die Anschlussteile (12, 13) fördernde Hochdruckpumpen (2 bis 5) vorgesehen sind und bei der der hochdruckseitige Anschlussteil (13) gegen den niederdruckseitigen Anschlussteil (12) über eine Ventilanordnung (11) mit in Richtung auf den niederdruckseitigen Anschlussteil (12) sperrender Rückschlagfunktion und der niederdruckseitige Anschlussteil (12) gegen den Niederdruckbereich über eine Spülventileinheit (9) gesteuert abgegrenzt ist, wobei die auf den hochdruckseitigen Anschlussteil (13) fördernde Pumpe (2) oder Pumpen in ihrer Mindestfördermenge auf den Mindest-Einspritzmengenbedarf der Brennkraftmaschine (18) abgestimmt ist oder sind.

Description

Hochdruckpumpensystem

Die Erfindung betrifft ein Hochdruckpumpensystem, insbesondere für mit Kraftstoffeinspritzung arbeitende Brennkraftmaschinen, gemäß dem Anspruch 1.

Bei mehrzylindrigen Pumpeneinheiten, wie sie insbesondere in Hochdruckpumpensystemen für mit Common Rail-Systemen ausgerüstete Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, ergeben sich bei Arbeitsdrucken bis in den Bereich von 2500 bar teilweise sehr große Unterschiede bezüglich der jeweils geforderten Fördermenge. So werden teilweise auch Kleinstfördermengen gefordert, bei denen sich für die jeweilige Pumpe eine indest- durchsatzmenge ergibt, bei der die notwendige Schmierung und Kühlung der Pumpe nicht mehr sichergestellt ist.

Aus der JP 58 158 368 A ist ein Hochdruckpumpensystem mit einer mehrzylindrigen, mindestens zwei Pumpen umfassenden Pumpeneinheit bekannt. Die Pumpen weisen Förderkennlinien mit über der Drehzahl unterschiedlicher Steigung auf, so dass sich in Anpassung an die seitens der Brennkraftmaschine zu erbringende Leistung für die Pumpeneinheit im Verlauf gleiche, in der Steigung aber unterschiedliche Förderkennlinien dadurch realisieren lassen, dass nur jeweils eine der Pumpen oder überlagert mehrere der Pumpen der Pumpeneinheit betrieben werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Hochdruckpumpensystem dahingehend auszugestalten, dass unter Beibehalt von dessen Grundaufbau ein betriebssicherer Betrieb von dessen Pumpeneinheit auch bei sehr großen Unterschieden zwischen Mindest- und Höchstfördermenge gewährleistet ist.

Erreicht wird dies mit einem Hochdruckpumpensystem gemäß den Merkmalen des Anspruches 1.

Ausgangspunkt hierfür ist, dass die Pumpeneinheit mit den in ihr zusammengefassten Pumpen auf eine zwischen dem Niederdruckbereich und dem Hochdruckbereich des Kraftstoff- Versorgungssystems liegende Anschlussverbindung fördert und dass durch die Gruppierung der Pumpen in Zuordnung zu bei Kleinstmengenförderung gegeneinander abgegrenzten, einerseits mit dem Niederdruckbereich und andererseits mit dem Hochdruckbereich verbundenen Teilen der Anschlussverbindung für die Kleinstmengenförderung eine, insbesondere nur eine der Pumpen verwendet wird. Dies, ohne dass in den Betrieb der anderen Pumpen hinsichtlich ihrer Förderung eingegriffen werden muss, wenn der diesen Pumpen zugeordnete und gegen den anderen, hochdruckseitigen Anschlussteil abgegrenzte niederdruck- seitige Anschlussteil gegen den Niederdruckbereich geöffnet wird, und somit diese Pumpen im Spülbetrieb betrieben werden.

Die Anschlussverbindung kann gegebenenfalls als Kraftstoffspeicher ausgebildet sein.

Die Abgrenzung der beiden Anschlussteile gegeneinander kann auf Grund des Druckgefälles über eine Ventilanordnung erfolgen, die funktional ein einfaches Rückschlagventil aufweist, und es ist auch für die Öffnung des mit den im Spülbetrieb zu betreibenden Pumpen verbundenen, niederdruckseitigen An- Schlussteiles gegen den Niederdruckbereich der Einsatz einer Ventileinheit möglich, etwa in Form einer vom Betriebszustand abhängig, ansteuerbaren Spülventileinheit, wobei Wegeventile, Ventile mit transiente Vorgänge ausregelnden Druckregelfunktion, aber auch Verstelldrosseln oder dergleichen verwendet werden können.

Insbesondere liegt es auch im Rahmen der Erfindung, die im Rahmen der Kleinstmengenförderung für die Hochdruckerzeugung genutzte Hochdruckpumpe unabhängig von der Auslegung der anderen Hochdruckpumpen in ihrer Größe an die jeweils geforderte Kleinstfördermenge angepasst auszulegen, beispielsweise durch Anpassung des Kolbendurchmessers.

Bei der erfindungsgemäßen mehrzylindrigen Hochdruckpumpeneinheit mit gemeinsamen Anschluss der Hochdruckpumpen zu einem nachfolgenden Hochdruckspeicher kann im Rahmen der Erfindung insbesondere auch die Pumpeneinheit bereits einen oder mehrere Hochdruckräume beinhalten. Da die einzelnen Pumpen auf einen gemeinsamen Speicher fördern, bietet sich erfindungsgemäß die Möglichkeit, durch Teilung dieses Speichers einen nieder- druckseitigen Teil - als Spülbereich - und einen hochdruck- seitigen Teil gegeneinander abzugrenzen. Auch diese Abgrenzung kann durch eine einfache Ventilanordnung mit Rückschlag^¬ ventilfunktion erfolgen, wobei das Rückschlagventil entsprechend der Druckbeaufschlagung vom hochdruckseitigen Teil zum niederdruckseitigen Teil geschlossen ist, aber insbesondere selbsttätig bei Nutzung auch der für den Spülbetrieb einsetzbaren Hochdruckpumpen zur Hochdruckerzeugung öffnet.

Bei zum Niederdruckbereich über die Spülventileinheit geöffnetem, niederdruckseitigen Anschlussteil wird der entsprechende Speicherteil der Pumpeneinheit - gebildet durch diesen Anschlussteil der Anschlussverbindung - weitgehend drucklos, so dass die Pumpen dieses Bereiches praktisch nur gespült, und somit gekühlt und geschmiert werden. Bei geschlossener Spülventileinheit werden die für den Spülbetrieb nutzbaren Pumpen für die Hochdruckförderung eingesetzt, ohne dass mit diesem Wechsel der Nutzung funktionale Nachteile verbunden wären. Wird parallel zur Spülventileinheit ein durch Druckbeaufschlagung zu öffnendes Ventil eingesetzt, so bietet sich eine zusätzliche Möglichkeit der Ausregelung von Druckspitzen in instationären wie transienten Betriebszuständen .

Bei der erfindungsgemäßen Lösung fördert mindestens ein Zylinder der Pumpeneinheit in den hochdruckseitigen Teil des in die Pumpeneinheit integrierten Speichervolumens, das insbesondere durch die Anschlussverbindung gebildet ist. Durch einfache Anpassung von Zylinderdurchmesser und Durchmesser des zugehörigen Kolbens ist auch für diese Pumpe eine Leistungsanpassung möglich.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen:

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer mehrzylindri- gen Hochdruckpumpeneinheit, wie sie insbesondere als kleinstmengenfähige Common Rail-Pumpeneinheit zur Aufladung eines Hochdruckspeichers eingesetzt wird, über den die auf die Brennräume einer Brennkraftmaschine einspritzenden Kraftstoffinjektoren versorgt werden, wobei die Kraftstoffhochdruckpum- peneinheit im Übergang eines Niederdruckbereiches des KraftstoffVersorgungssystems zu dem hochdruck- seitig auf die Pumpe folgenden Common Rail mit nachgeordneter Brennkraftmaschine angedeutet ist und als Anschlussverbindung für die symbolisch angedeuteten Pumpen eine Speicherbohrung aufweist,

Fig. 2 eine der Fig. 1 im Wesentlichen entsprechende Darstellung, in der die Anschlussverbindung über zwei Speicherbohrungen erfolgt, an die die Pumpenzylinder angeschlossen sind,

Fig. 3 eine der Darstellung gemäß Fig. 1 im Grundaufbau entsprechende und hinsichtlich der Ausgestaltung der Spülventileinheit und der Ventilanordnung weiter detaillierte Ausgestaltung,

Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Aufbau eines Hochdruckpumpensystems unter Verwendung mehrerer, zumindest jeweils eine Pumpe aufweisender Pumpeneinheiten, und

Fig. 5 eine Detaildarstellung der Einzelheit V in Fig. 3 mit um eine Druckbegrenzungsfunktion erweiterter Spülventileinheit .

In Fig. 1 ist mit 1 eine mehrzylindrige Pumpeneinheit bezeichnet, deren Druckerzeuger durch Zylinder ZI bis Z4 von Pumpen 2 bis 5 symbolisiert sind, welche mit einer Speicherbohrung 6 als zwischen Niederdruckbereich und Hochdruckbereich verlaufender Anschlussverbindung 7 über Kanäle 8 verbunden sind.

Die Speicherbohrung 6 ist dargestellt als über das Gehäuse der Pumpeneinheit 1 durchlaufende Bohrung, die zum Niederdruckbereich hin über eine Spülventileinheit 9 absperrbar ist und die gegenüberliegend über einen Stopfen 10 verschlossen ist. Ferner ist in der durch die Speicherbohrung 6 veran- schaulichte Anschlussverbindung 7, diese axial unterteilend, eine Ventilanordnung 11 vorgesehen, die zwischen einem nie- derdruckseitigen Anschlussteil 12 und einem hochdruckseitigen Anschlussteil 13 der Anschlussverbindung 7 liegt, wobei mit dem Anschlussteil 13 die Pumpe 2 und mit dem Anschlussteil 12 die Pumpen 3 bis 5 verbunden sind. Vom hochdruckseitigen Anschlussteil 13 geht ferner eine Verbindung 14 zum schematisch angedeuteten Common Rail 15 aus, über das die Injektoren 16 versorgt werden, über die Kraftstoff auf die angedeuteten Zylinder 17 der Brennkraftmaschine 18 eingespritzt wird.

Falls über die Speicherbohrung 6 ein ausreichend großes Volumen zur Verfügung gestellt werden kann, so kann anstelle eines Common Rail auch lediglich ein Verteilerrohr für die Anschlüsse zu den Injektoren 16 vorgesehen werden.

Bei der dargestellten mehrzylindrigen Pumpeneinheit 1 für ein Hochdruckpumpensystem sind die Pumpen 2 bis 5 kraftstoffgeschmiert und gekühlt. Dies bedingt für die jeweilige Pumpe 2 bis 5 eine entsprechende Mindestfördermenge, damit sie betriebssicher betrieben werden kann. Solche Fördermengen der einzelnen Pumpen 2 bis 5 der Pumpeneinheit 1 sind aber dann nicht erforderlich, wenn für die zugehörige Brennkraftmaschine 18 ein entsprechender Kraftstoffbedarf nicht gegeben ist. Wird dennoch, um Schmierung und Kühlung sicherzustellen, für die Pumpen 2 bis 5 eine entsprechende Fördermenge vorgegeben, so bedeutet dies nicht nur einen unnötigen Energieverbrauch, sondern insbesondere auch eine zusätzliche Aufheizung und einen entsprechenden Verschleiß. Insbesondere gilt dies auch, wenn nur sehr kleine Einspritzmengen erforderlich sind, wie z.B. bei Dual-Fuel- otoren im Regelfall nur Zündmengen.

Um diese Nachteile zu vermeiden ist erfindungsgemäß die Pum^¬ peneinheit 1, wie strichpunktiert angedeutet, für Arbeitsbe- reiche, in denen nur geringe Fördermengen für den Betrieb der Brennkraftmaschine 18 benötigt werden, funktional in einen im Spülbetrieb zu betreibenden Niederdruckförderteil 19 oder auch Spülbereich, und einen Hochdruckförderteil 20 unterteilt.

Ist brennkraftmaschinenseitig die volle Förderleistung der Pumpeneinheit 1 auf Grund der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine gefordert, so kann, bei entsprechender Auslegung der Pumpen 2 bis 5 der Pumpeneinheit 1, der reguläre Pumpenbetrieb gefahren werden. Ist dagegen brennkraftmaschinenseitig, wie z.B. bei Dual-Fuel-Systemen, nur eine Kleinoder Kleinstmengenförderung erforderlich, die einen Betrieb aller Pumpen 2 bis 5 unter Sicherstellung von Schmierung und Ölkühlung nur unter entsprechenden Verlusten möglich macht, so werden die Pumpen 3 bis 5 im Spülbetrieb betrieben, und es wird lediglich die Pumpe 2 des Hochdruckförderteiles 20 zur Förderung auf den Hochdruckbereich und Versorgung der Brennkraftmaschine 18 herangezogen.

Um dies bei dem geschilderten Aufbau zu ermöglichen, sind bezogen auf die Anschlussverbindung 7 der hochdruckseitige Anschlussteil 13 und der niederdruckseitige Anschlussteil 12 über die Ventilanordnung 11 gegeneinander abgegrenzt, die in einfacher Weise, wie anhand Fig. 3 näher erläutert, durch ein gegen den niederdruckseitigen Anschlussteil 12 absperrendes Rückschlagventil gebildet sein kann und gegen den niederdruckseitigen Anschlussteil 12 geschlossen ist, wenn dieser durch Öffnen der Spülventileinheit 9 auf einem niedrigen Druckniveau gehalten wird. Dieses Druckniveau lässt sich über die gesteuerte Spülventileinheit 9, etwa mittels eines Wege- ventiles, eines in Abhängigkeit vom Druck im Anschlussteil 12 angesteuerten Ventiles und/oder dergleichen in bekannter Weise einstellen. Für den Klein- oder Kleinstmengenförderbetrieb wird die Pumpeneinheit 1 bezüglich der Pumpen 2 bis 5 somit dahingehend genutzt, dass lediglich die dem Hochdruckförderteil 20 zugehörige Pumpe 2 als Hochdruckförderpumpe eingesetzt wird, die Pumpen 3 bis 5 aber nur im Spülbetrieb gefahren werden, und dies ohne Veränderungen an den Pumpen 2 bis 5 als solche, be entsprechender Absperrung des niederdruckseitigen Anschlussteiles 12 zum hochdruckseitigen Anschlussteil 13 über die Ventilanordnung 11 und Freigabe eines Spülkreises von de Pumpen 3 bis 5 zum Niederdruckbereich über die Spülventilein heit 9.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 entspricht weitgehend jenem gemäß Fig. 1, abweichend von der Darstellung gemäß Fig 1 ist aber eine zusätzliche Speicherbohrung 21 vorgesehen, und dadurch eine über zwei Speicherbohrungen 6 und 21 gebildete Anschlussverbindung 22 geschaffen, wodurch bei gleichem funktionalem Verhalten ein größeres, in die Pumpeneinheit 1 integriertes Speichervolumen erreichbar ist. Beide Speicherbohrungen 6 und 21 sind, analog zur Ausbildung in Fig. 1 über Querkanäle 8 mit dem jeweiligen Zylinder Z2 bis Z4 verbunden .

Die erfindungsgemäße Lösung bietet insbesondere auch den Vor teil, die dem Hochdruckförderteil 20 zugeordnete Pumpe 2, di auf den hochdruckseitigen Anschlussteil 13 der Anschlussverbindung 7 fördert, in ihrer Dimensionierung abweichend von den Pumpen 3 bis 5 zu gestalten, beispielsweise mit einem ge ringeren Kolbendurchmesser, so dass ungeachtet der Auslegung der Pumpen 3 bis 5 eine Auslegung der Pumpe 2 auf auch kleinste Fördermengen möglich ist. Erfindungsgemäß ist eine große Variationsbreite durch die Abteilung des Hochdruckförderteiles 20 innerhalb der Pumpeneinheit 1 erreicht, indem einzelne Zylinder oder Zylindergruppen abgetrennt werden. Damit ist eine Kleinstmengenförderung durch Reduzierung der für die Hochdruckförderung genutzte (n) Pumpe (n) möglich, bei Betrieb der restlichen Pumpen durch Kurzschluss zum Niederdruckbereich im Spülbetrieb, in dem die Kühlung und Schmierung derer Zylinder gewährleistet ist. Un- beeinflusst von diesen Möglichkeiten bleibt der Betrieb der Pumpeneinheit 1 bei geschlossener Spülventileinheit 9 unter voller Nutzung der Pumpenleistung aller Pumpen 2 bis 5.

Wird die gesteuerte Spülventileinheit 9 druckabhängig gegen den Niederdruckbereich öffnend ausgelegt, so ist damit auch ein verbessertes Ausregeln instationärer Vorgänge im Bereich voller Förderung aller Pumpen 2 bis 5 der Pumpeneinheit 1 möglich .

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird somit eine Pumpeneinheit 1 geschaffen, die als Hochdruckpumpeneinheit bei voller Leistung dauerhaft eingesetzt werden kann und die in gleicher Weise auch für eine Kleinstmengenförderung nutzbar und einsetzbar ist. Dies bei einfachem Aufbau ohne zusätzliche Baugruppen und die Notwendigkeit zusätzlicher externer Ventile, wobei ggf. auch auf ein zusätzliches Rail-System verzichtet werden kann.

In Berücksichtigung der vorstehend angesprochenen Grundausbildung eines erfindungsgemäßen Hochdruckpumpensystems lassen sich in dieses bei weitgehend gleichem Bauaufwand recht unterschiedliche Funktionsweisen integrieren.

So zunächst die Möglichkeit, das im Regelfall auf die Versorgung eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine ausge- legte Pumpensystems mit einer entsprechenden maximalen Förderleistung zu betreiben. Ungeachtet dieser Grundauslegung ist das Pumpensystem ohne Beeinträchtigung seiner Betriebssicherheit, und auch bei minimiertem Energieverbrauch, für die Förderung von Kleinstfördermengen geeignet, wie sie beispielsweise für die Piloteinspritzung von im Dual-Mode- Betrieb zu betreibenden Diesel- oder Schweröl Brennkraftmaschinen bei Gasbetrieb als Zündmengen erforderlich sind.

Schon durch derartig unterschiedliche Betriebsbedingungen, vor allen Dingen in den Phasen der Umstellung, auftretende Druckspitzen, aber auch durch Unregelmäßigkeiten in weitgehend stationären Betriebsphasen auftretende Druckspitzen lassen sich darüber hinaus beim erfindungsgemäßen Hochdruckpumpensystem in vorteilhafter Weise abgleichen. Schließlich ermöglicht das erfindungsgemäße System in einer entsprechenden, nur geringe Abwandlungen bedingenden Ausgestaltungsform auch eine Spülfunktion bei abgeschalteten Hochdruckpumpen, wobei durch die Spülung, ausgehend bevorzugt von einer separaten Spülpumpe oder Spülpumpeneinheit, sowohl der niederdrucksei- tige Anschlussteil der Anschlussverbindung für die Hochdruckpumpen - auch in der Funktion der Anschlussverbindung als Speicher -, gegebenenfalls aber auch die Kraftstoff- Einspritzinjektoren und die kraftstoffführenden Teile bis zum Rücklaufanschluss der Injektoren gespült werden können.

Fig. 3 zeigt eine stark vereinfachte Schemadarstellung für ein entsprechend Fig. 1 aufgebautes Hochdruckpumpensystem mit detaillierterer Darstellung der in diesem System vorgesehenen Spülventileinheit 9 und der Ventilanordnung 11.

Die Ventilanordnung 11, die im Übergang zwischen dem nieder- druckseitigen Anschlussteil 12 und dem hochdruckseitigen Anschlussteil 13 vorgesehen ist, umfasst für die Realisierung der Abgrenzung des hochdruckseitigen Anschlussteiles 13 gegen den niederdruckseitigen Anschlussteil 12 im Ausführungsbeispiel ein in Richtung auf den niederdruckseitigen Anschlussteil 12 sperrendes Rückschlagventil 23. Anstelle eines wegen seiner Einfachheit bevorzugt verwendeten Rückschlagventiles

23 kann selbstverständlich auch ein insbesondere druckabhängig gesteuertes Wegeventil oder dergleichen vorgesehen sein.

In der Darstellung gemäß Fig. 3 ist, was eine zweckmäßige Weiterbildung darstellt, parallel geschaltet zum Rückschlagventil 23 in die Ventilanordnung 11 auch eine Drosselstrecke

24 integriert. Diese bietet die zusätzliche Möglichkeit, in jenen Fällen, in denen die auf den hochdruckseitigen Anschlussteil 13 fördernde Hochdruckpumpe 2 in ihrer Mindest- fördermenge auf einem Niveau liegt, das oberhalb der für die Einspritzung auf die Zylinder 17 der Brennkraftmaschine 18, zum Beispiel für den Gasbetrieb, geforderten Zündmenge liegt, ungeachtet der Sperrfunktion des Rückschlagventiles 23 einen gegebenen Fördermengenüberschuss zum Niederdruckbereich hin insbesondere kontinuierlich abzubauen.

Als Spülventileinheit 9 ist in der Darstellung gemäß Fig. 3 ein Wegeventil 25 veranschaulicht. Dieses ist als 2/3- Wegeventil 25 ausgebildet, dessen neutrale Mittenstellung die Sperrstellung bildet, und das auf die weiteren Schaltstellungen umschaltbar ist. Die ümschaltung auf die den niederdruckseitigen Anschlussteil 12 auf den Niederdruckbereich freigebende erste Schaltstellung wird in Abhängigkeit insbesondere von Steuersignalen der Steuereinheit der Brennkraftmaschine 18 und deren Betriebszuständen bevorzugt über ein Steuerventil 26, insbesondere in Form eines 2/2-Wegeventiles, vorgenommen. Dieses kann mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder auch hydraulisch angesteuert sein, wobei für eine hydraulische Ansteuerung eine Verbindung zum niederdruckseitigen An- Schlussteil 12 vorgesehen sein kann, oder auch eine separate Druckquelle .

Ist über die Spülventileinheit 9 die Verbindung des niederdruckseitigen Anschlussteiles 12 gegen den Niederdruckbereich freigeschaltet, ist also bezogen auf das Wegeventil 25 die erste Schaltstellung gegeben, so können die auf den niederdruckseitigen Anschlussteil 12 fördernden Pumpen 3 bis 5 im Spülbetrieb betrieben werden. Dies insbesondere bezogen auf Betriebsweisen der Brennkraftmaschine, in denen über die Injektoren 16 nur Zündmengen flüssigen Kraftstoffes, sei es Diesel oder Schweröl, eingespritzt werden und auf den hoch- druckseitigen Anschlussteil 13 über die diesem zugeordnete Pumpe oder Pumpen der Pumpeneinheit, im Ausführungsbeispiel die Hochdruckpumpe 2, eine entsprechende Kraftstoffmenge gefördert wird. Diese liegt jedenfalls in ihrer Untergrenze im Bereich der Mindestfördermenge der Hochdruckpumpe 2 - beispielsweise bezogen auf den angesprochenen Gasbetrieb für den Betrieb der Pumpen 2 bis 5, die im Regelfall zu einer Pumpeneinheit zusammengefasst und gemeinsam angetrieben sind -, da einerseits die auf den hochdruckseitigen Anschlussteil 13 fördernde Pumpe 2 hinsichtlich ihrer Bemessung an den angesprochenen Mindestbedarf angepasst ist und da andererseits die auf den niederdruckseitigen Anschlussteil 12 fördernden Pumpen 3 bis 5 im Spülbetrieb betrieben werden.

Bei dieser Betriebsweise sind der niederdruckseitige Anschlussteil 12 und der hochdruckseitige Anschlussteil 13 über das Rückschlagventil 23 gegeneinander abgegrenzt. Dabei erlaubt aber die im Übergang zwischen niederdruckseitigem Anschlussteil 12 und hochdruckseitigem Anschlussteil 13 vorgesehene, in Richtung auf den niederdruckseitigen Anschlussteil 12 durchströmbare Drosselstrecke 24 ein Überströmen des

Kraftstoffs vom hochdruckseitigen Anschlussteil 13 auf den niederdruckseitigen Anschlussteil 12, wenn beispielsweise für einen sicheren Betrieb der Hochdruckpumpe 2 deren Mindestför- dermenge höher liegt oder höher liegen muss als die brenn- kraftmaschinenseitig geforderte Einspritzmenge, so dass durch die Ausgestaltung der Ventilanordnung 11, in die die Drosselstrecke 24 bevorzugt integriert ist, bezüglich der Dimensionierung der auf den hochdruckseitigen Anschlussteil fördernden Pumpe 2 zusätzliche Gestaltungsmöglichkeiten geschaffen sind .

Für die Pumpeneinheit 1 ist, wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 veranschaulicht, mit einer Spülpumpe 27 zudem eine Spülfunktion mit Durchströmung der Anschlussverbindung 7 und nachgeordnet hierzu gegebenenfalls auch des Common Rails 15 sowie der Anschlüsse zu den Injektoren und/oder auch der Injektoren selbst zu realisieren, wie dies beispielsweise notwendig ist, um den über die Pumpeneinheit 1 geförderten

Kraftstoff sowie auch die von diesem durchflossenen Teile auf einem zum Beispiel für die Fließfähigkeit des Kraftstoffes, etwa Schweröl erforderlichen Temperaturniveau zu halten.

Die Umstellung des egeventiles 25 auf die entsprechende zweite Schaltstellung erfolgt zweckmäßigerweise in Abhängigkeit vom Betrieb der Spülpumpe 27, die insbesondere elektromotorisch angetrieben ist. Gekoppelt an den Betrieb der Spülpumpe 27 ist insbesondere, wie angedeutet, eine spüldruckab- hängige Beaufschlagung des Wegeventils 25 auf die zweite Schaltstellung zweckmäßig. Der zur Spülung verwendete Kraftstoff wird von der Spülpumpe 27 im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 einem Wechselventil 28 zugeführt, das in einer Verbindung zwischen der Spülpumpe 27, einem Abfluss 29 auf den Niederdruckbereich und einem Anschluss zum Wegeventil 25 liegt und durch das wahlweise, druckabhängig in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Wegeventiles 25, die Verbindung der Spülpumpe 27 zur Anschlussverbindung 7 oder der Durchgang von der Anschlussverbindung 7 zum Abfluss 29 auf den Niederdruckbereich freigeschaltet ist.

Wird im Rahmen der Erfindung, wie in dem Ausschnitt V gemäß Fig. 3 in Fig. 5 veranschaulicht, parallel zum Wegeventil 25 der Spülventileinheit 9 ein Druckbegrenzungsventil 42 im Übergang zwischen der Anschlussverbindung 7 und dem Abgang 30 vom Wegeventil 25 auf den Niederdruckbereich vorgesehen, so ist es mit geringem Aufwand auch möglich, in der Anschlussverbindung 7 auftretende Druckspitzen abzubauen und/oder aus- zuregeln. Hierzu wird das Druckbegrenzungsventil 42 auf einen Ansprechdruck ausgelegt, der einem betriebsabhängig vorgegebenen Grenzdruck in der Anschlussverbindung 7 entspricht. In der Anschlussverbindung 7 betriebsabhängig, zum Beispiel beim Umstellen zwischen Betriebsart auftretende Druckspitzen, können so abgeglichen werden, wobei als Grenzdruck beispielsweise der Mitteldruck bei aus Umschaltvorgängen resultierenden Druckschwankungen vorgegeben wird.

Das Druckbegrenzungsventil 42 kann - wie in Fig. 5 angedeutet - über ein Steuergerät, insbesondere der Motorsteuerung, auf einen jeweiligen Grenzwert zum Beispiel in Berücksichtigung von Betriebsparametern variabel eingestellt und entsprechend angesteuert werden. Möglich ist auch - nicht gesondert dargestellt - die Einstellung auf einen jeweils zum Beispiel empirisch festgelegten Grenzwert bei entsprechender Federkraftbetätigung. Im Rahmen der Erfindung liegt es insbesondere auch, das Druckbegrenzungsventil 42 nicht separiert, sondern integriert zum Wegeventil 25 auszubilden.

Bei den vorgeschilderten, in den Ausführungsformen angesprochenen Ausgestaltungen ist Ausgangspunkt, dass das Hochdruckpumpensystem, das auf die Brennkraftmaschine 18 fördert, eine Pumpeneinheit 1 aufweist. In der Praxis können einer Brennkraftmaschine 18 auch mehrere solcher, insbesondere jeweils mehrere Pumpen umfassenden Pumpeneinheiten 1 als Hochdruckpumpensystem zugeordnet sein.

Bezogen auf eine solche Ausbildung mit mehreren Pumpeneinheiten besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, von diesen Pumpeneinheiten, die beispielsweise für die Volllastförderung erforderlich sind, für die Bereitstellung einer sehr viel kleineren Mindestfördermenge lediglich eine der Pumpeneinheiten zu nutzen.

So ist in Fig. 4 ein Aufbau eines Hochdruckpumpensystems mit mehreren, hier drei Pumpeneinheiten 31, 32, 33 schematisiert veranschaulicht, die jeweils mit mehreren Pumpen 38 bis 41 gezeigt sind und von denen zwei der Pumpeneinheiten, nämlich die Pumpeneinheiten 32 und 33 - entsprechend den in Fig. 1 auf den niederdruckseitigen Anschlussteil fördernden Pumpen 3 bis 5 - mit ihren Pumpen 38 bis 41 auf eine in der Summe etwa dem Volllastbedarf der Brennkraftmaschine entsprechende Fördermenge ausgelegt sind. Für die Pumpeneinheit 31 gilt, dass diese - entsprechend der in Fig. 1 auf den hochdruckseitigen Anschlussteil 13 fördernden Pumpe 2 - bezüglich wenigstens einer Pumpe 38 auch auf eine Fördermenge ausgelegt ist, die in der unteren Grenze an den Mindestbedarf der Brennkraftmaschine 18 angepasst ist und dementsprechend auch, abweichend von der Darstellung, mit geringerer Förderleistung ausgebildet sein kann.

Die einer der Pumpeneinheiten 32 und 33 jeweils zugeordneten, bevorzugt mehreren Pumpen 38 bis 41 fördern je Pumpeneinheit auf einen niederdruckseitigen Anschlussteil 34, an den ein hochdruckseitiger, zur Brennkraftmaschine 18 führender Anschlussteil 35 anschließt, bei im Übergang von hochdrucksei- tigern Anschlussteil 35 zu niederdruckseitigem Anschlussteil 34 - entsprechend Fig. 1 - vorgesehener Ventilanordnung 36.

Bezüglich der Pumpeneinheit 31 fördert ein Teil der Pumpen, Pumpen 39 bis 41 im Ausführungsbeispiel, auf den niederdruck- seitigen Anschlussteil 34 und eine Pumpe 38 bei dazwischen liegender Ventilanordnung 36 auf einen Ast des hochdrucksei- tigen Anschlussteiles 35. So kann bei abgeschalteten Pumpen 38 bis 41 der Pumpeneinheiten 32 und 33 und abgeschalteten Pumpen 39 bis 41 der Pumpeneinheit 31 über die Pumpe 38 der Pumpeneinheit 31 die notwendige Mindestmengenversorgung gewährleistet werden.

Zum Niederdruckbereich sind die niederdruckseitigen Anschlussteile 34 jeweils, analog zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 mit der Spülventileinheit 9, mit einer Spülventileinheit 37 versehen. Diese Spülventileinheit 37 ist analog zur Spülventileinheit 9 gemäß Fig. 1 ausgebildet, so dass bei dem erfindungsgemäßen Hochdruckpumpensystem mit mehreren Pumpeneinheiten 31 bis 33 entsprechende Funktionen auch bezüglich der Spülventileinheit 37 integriert sein können. Diesbezüglich wird insbesondere auf die Darlegungen zur Fig. 3 verwiesen .

Mit der Erfindung liegt somit ein Hochdruckpumpensystem vor, insbesondere für mit Kraftstoffeinspritzung arbeitende Brennkraftmaschinen, bei dem eine zwischen Niederdruckbereich und Hochdruckbereich verlaufende Anschlussverbindung 7 einen niederdruckseitigen Anschlussteil 12 und einen hochdruckseitigen Anschlussteil 13 aufweist, bei der auf die Anschlussteile 12, 13 fördernde Hochdruckpumpen 2 bis 5 vorgesehen sind und bei der der hochdruckseitige Anschlussteil 13 gegen den niederdruckseitigen Anschlussteil 12 über eine Ventilanordnung 11 mit in Richtung auf den niederdruckseitigen Anschlussteil 12 sperrender Rückschlagfunktion und der niederdruckseitige Anschlussteil 12 gegen den Niederdruckbereich über eine Spülventileinheit 9 gesteuert abgegrenzt ist, wobei die auf den hochdruckseitigen Anschlussteil 13 fördernde Pumpe 2 oder Pumpen in ihrer Mindestfördermenge auf den Mindest- Einspritzmengenbedarf der Brennkraftmaschine 18 abgestimmt ist oder sind.

Bezugszeichenliste

Pumpeneinheit

Pumpe

Speicherbohrung

Anschlussverbindung

Kanäle

Spülventileinheit

Stopfen

Ventilanordnung

niederdruckseitiger Anschlussteil hochdruckseitiger Anschlussteil Verbindung

Common Rail

Injektoren

Zylinder

Brennkraftmaschine

Niederdrücktorderteil/Spülbereich Hochdruckförderteil

Speicherbohrung

Anschlussverbindung

Rückschlagventil

Drosselstrecke

Wegeventil Steuerventil

Spülpumpe

Wechselventil

Abfluss

Abgang

Pumpeneinheit

niederdruckseitige Anschlussteil hochdruckseitiger Anschlussteil

Ventilanordnungen

Spülventileinheit

Pumpe

Druckbegrenzungsventil

Claims

Patentansprüche

1. Hochdruckpumpensystem, insbesondere für mit Kraftstoffeinspritzung arbeitende Brennkraftmaschinen (18), das eine mehrzy- lindrige Pumpeneinheit (1) mit zumindest zwei Hochdruckpumpen (2 bis 5) aufweist, die in der Verbindung eines Niederdruckbereiches zu einem Hochdruckbereich liegen und auf eine Anschlussverbindung (7) mit einem ersten, auf den Hochdruckbereich ausmündenden hochdruckseitigen Anschlussteil (13) und einem zweiten, zum Niederdruckbereich absperrbar verbundenen, niederdruckseitigen Anschlussteil (12) fördern, wobei die Anschlussteile (12, 13) gegeneinander bei geöffnetem niederdruckseitigen Anschlussteil (12) und druckbeaufschlagtem hochdruck- seitigem Anschlussteil (13) abgesperrt sind und der hochdruck- seitige Anschlussteil (12) mit einer in ihrer Förderung auf einen Mindestbedarf für den Betrieb der Brennkraftmaschine ausgelegten Hochdruckpumpe (2) verbunden ist.

2. Hochdruckpumpensystem nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Anschlussverbindung (7) als Speicher ausgebildet ist.

3. Hochdruckpumpensystem nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass im Übergang vom niederdruckseitigen Anschlussteil (12) zum hochdruckseitigen Anschlussteil (13) der Anschlussverbindung (7) eine auf den niederdruckseitigen Anschlussteil (12) sperrende, oder sperrende und drosselnde Ventilanordnung (11) vorgesehen ist.

4. Hochdruckpumpensystem nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Ventilanordnung (11) mit einer integrierten Rückschlagfunktion, insbesondere einem Rückschlagventil (23) ausgebildet ist.

5. Hochdruckpumpensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass im Übergang vom niederdruckseitigen Anschlussteil (12) zum Niederdruckbereich des KraftstoffVersorgungssystems eine gesteuerte Spülventileinheit (9), insbesondere mit Druckregelfunktion oder Druckbegrenzungsfunktion angeordnet ist.

6. Hochdruckpumpensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass eine Spülpumpe (27) förderseitig über die Spülventileinheit (9) an den niederdruckseitigen Anschlussteil (12) der Anschlussverbindung (7) angeschlossen ist.

7. Hochdruckpumpensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die auf einen Mindestbedarf für den Betrieb der Brennkraftmaschine (18) ausgelegte, auf den hochdruckseitigen Anschlussteil (13) der Anschlussverbindung (7) fördernde, zumindest eine Hochdruckpumpe (2) unabhängig von der Auslegung der anderen der Pumpeneinheit (1) zugehörigen Pumpen (3 bis 5) für eine Hochdruck-Kleinstmengenförderung dimensioniert ist.

8. Hochdruckpumpensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest einzelne der auf die Anschlussverbindung (7) fördernden Pumpen (2 bis 5) jeweils als Pumpengruppe ausgestaltet sind.

9. Hochdruckpumpensystem nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass die auf den niederdruckseitigen Anschlussteil (12) fördernden Pumpen (3 bis 5) jeweils durch eine Pumpengruppe gebildet sind.

10. Hochdruckpumpensystem für mit Kraftstoffeinspritzung arbeitende Brennkraftmaschine (18), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

das jeweils mehrere Pumpeneinheiten (31 bis 33) mit jeweils auf einen niederdruckseitigen Anschlussteil (34) einer Anschlussverbindung zwischen Hochdruckbereich und Niederdruckbereich des KraftstoffVersorgungssystems fördernde Pumpen (38 bis 41) aufweist und bei dem von den Pumpeneinheiten (31 bis 33) wenigstens eine Pumpeneinheit (31) mit zumindest einer Pumpe (38) versehen ist, die auf einen Mindesteinspritzmengenbedarf der Brennkraftmaschine (18) ausgelegt ist und auf einen hochdruck- seitigen Anschlussteil (35) der Anschlussverbindung fördert, der über eine in Richtung auf den Niederdruckbereich sperrende Ventilanordnung (36) mit dem niederdruckseitigen Anschlussteil (34) verbunden ist.