WO2013037538A1 - Niederdruckkreislauf für ein kraftstoffeinspritzsystem sowie kraftstoffeinspritzsystem - Google Patents

Niederdruckkreislauf für ein kraftstoffeinspritzsystem sowie kraftstoffeinspritzsystem Download PDF

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WO2013037538A1
WO2013037538A1 PCT/EP2012/064063 EP2012064063W WO2013037538A1 WO 2013037538 A1 WO2013037538 A1 WO 2013037538A1 EP 2012064063 W EP2012064063 W EP 2012064063W WO 2013037538 A1 WO2013037538 A1 WO 2013037538A1
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fuel
pressure
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pump
way valve
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PCT/EP2012/064063
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French (fr)
Inventor
Christian Langenbach
Marco Lamm
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • 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
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    • F02M37/0011—Constructional details; Manufacturing or assembly of elements of fuel systems; Materials therefor
    • F02M37/0023—Valves in the fuel supply and return system
    • F02M37/0029—Pressure regulator in the low pressure fuel system
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    • F02M37/0047—Layout or arrangement of systems for feeding fuel
    • F02M37/0052—Details on the fuel return circuit; Arrangement of pressure regulators
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    • F02M63/0001—Fuel-injection apparatus with specially arranged lubricating system, e.g. by fuel oil

Definitions

  • the invention relates to a low pressure circuit for a fuel injection system, in particular a common rail injection system, with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a fuel injection system with such a low pressure circuit.
  • a method for operating an internal combustion engine in which a fuel pump pumps a delivery amount of fuel from a fuel storage with a form to a metering unit, which supplies a downstream high-pressure pump with a fuel quantity.
  • the metering unit is set as a function of a control variable.
  • the activation of the fuel pump also takes place as a function of this drive variable.
  • the delivery rate of the fuel pump is to be influenced in such a way that only the fuel quantity required for the operation of the internal combustion engine plus a required minimum amount of cooling is conveyed.
  • the fuel injection system proposed for carrying out the method includes a cooling and lubrication flow branch which upstream of the metering unit from a fuel line containing the
  • Fuel pump connects to the metering unit, branches off.
  • the present invention has the object to provide a low-pressure circuit for a fuel injection system, which is simple in construction.
  • it should be dispensed with the arrangement of a metering unit for flow control.
  • the flow rate control should take place via a regulated feed pump, in particular an electric fuel pump.
  • it should be ensured to increase the robustness of the high-pressure pump, that there is always a sufficient amount of fuel for lubrication and / or cooling independent of the respective operating state of the high-pressure pump in the engine room.
  • the proposed low-pressure circuit comprises a prefeed pump, in particular an electric fuel pump, by means of which fuel can be sucked in from a fuel tank and supplied to a high-pressure pump via a fuel line.
  • a prefeed pump in particular an electric fuel pump
  • fuel can be sucked in from a fuel tank and supplied to a high-pressure pump via a fuel line.
  • at least one further line is provided which branches off from the fuel line.
  • a 2/2-way valve is arranged in the fuel line, which in the open position causes a hydraulic connection of the engine compartment to the suction chamber of the high-pressure pump and enables a zero-feed operation in the closed position.
  • the feeding of a minimum amount of fuel into the engine room for lubrication and / or cooling of the high-pressure pump is ensured via the branching line from the fuel line in the zero feed operation.
  • the 2/2-way valve is opened and the pump working space and the engine room of the high-pressure pump are supplied with fuel.
  • the hydraulic pressure in both chambers, ie in the pump working chamber and in the engine room is in each case at the intake pressure level due to the hydraulic connection via the 2/2-way valve.
  • the valve closes the valve, so that the hydraulic connection between the pump chamber and the engine room of the high-pressure pump is interrupted. If the engine room is connected to the fuel line via another line upstream of the valve, closing the valve will only interrupt the flow path of the fuel to the pump working space of the high-pressure pump. However, fuel continues to flow into the engine room of the high-pressure pump via the fuel line and the further line.
  • the hydraulic pressure in the engine room is adjustable via the flow rate of the prefeed pump. The delivery rate is preferably set such that a quantity of fuel required to ensure minimum lubrication and / or cooling reaches the engine room. In the closed position of the valve, however, the flow path of the fuel to the engine room of the high pressure pump can be interrupted. A minimum lubrication or cooling is then ensured via a branching line from the fuel line, which bypasses the valve.
  • the 2/2 way valve is hydraulically controllable.
  • the amount of fuel required to control the 2/2-way valve is fed via a branching line from the fuel line directly or indirectly to a control chamber of the 2/2-way valve.
  • the 2/2-way valve therefore requires no electrical connections or contacts and is therefore simple and easy to integrate into the low pressure circuit. Such a valve also proves to be less susceptible to damage, so that the robustness of the system can be increased.
  • the control chamber of the 2/2-way valve is limited by a displaceable valve element, which is acted upon at its end remote from the control chamber by the pressure force of a spring.
  • the pressure force of the spring preferably acts in the closing direction, that is to say that in order to open the valve, the hydraulic pressure in the control chamber has to be increased in such a way that the pressure in the closing chamber is increased. tion acting compressive force of the spring is overcome. Accordingly, the opening pressure of the 2/2 way valve is adjustable via the spring force.
  • the displaceable valve element may be formed, for example, as a valve spool, which is substantially pressure or force balanced in the open position.
  • the spring is accommodated in a spring chamber which is connected to the discharge of a leakage amount to a return line.
  • the hydraulic pressure in the spring chamber therefore corresponds preferably to the return pressure. If necessary, however, the hydraulic pressure in the spring chamber can also be designed for a different pressure.
  • the 2/2 way valve can be arranged in the flow path of the delivery quantity to be supplied to the suction space or in the flow path of the lubricant and / or cooling quantity to be supplied to the engine room.
  • the connection of the respective other space then takes place upstream of the 2/2-way valve via a further line branching off from the fuel line.
  • the engine room is connected upstream of the 2/2-way valve via a branching line to the fuel line.
  • the pump working space is connected to the fuel line upstream of the 2/2-way valve via a branching line.
  • the hydraulic connection of the engine room is interrupted by the prefeed pump via the fuel line.
  • Sufficient lubrication and / or cooling of the high-pressure pump is then ensured via a further branching from the fuel line line.
  • the further branching line thus serves as a bypass line, by means of which the 2/2-way valve can be bypassed.
  • a further development measure provides that a throttle is arranged in the further branching off from the fuel line line to bypass the 2/2-way valve.
  • the throttle is intended to counteract the transmission of pressure pulsations from the engine room into the pump working space, since otherwise there is a risk of unintentional opening of the suction or inlet valve of the high-pressure pump. Because of the bypass line, the engine room and the pump working chamber remain hydraulically connected even in the closed position of the 2/2 way valve. However, due to the throttle arranged in the bypass line, the pressure pulsations in the engine room are weakened to the extent that it is no longer possible for the intake valve to open unintentionally.
  • the engine room of the high-pressure pump is connected to a return line.
  • the connected to the engine room return line allows the return of the engine room supplied amount of lubricant and / or cooling.
  • the return line is connected to the fuel tank, so that the low-pressure circuit is closed by the return line.
  • a throttling element for example a throttle or an overflow valve, is arranged in the return line. By means of the throttling element, the return quantity can be stowed, so that the hydraulic pressure in the engine room of the high-pressure pump is raised. As a result, the lubrication and / or cooling of the high-pressure pump is further optimized.
  • a fuel injection system for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine in particular a common rail injection system is proposed to solve the input tasks, which includes a low pressure circuit according to the invention.
  • the fuel injection system comprises a high-pressure pump for high-pressure delivery, a high-pressure accumulator for storing the fuel delivered at high pressure, and at least one fuel injection valve connected to the high-pressure accumulator for injecting the high-pressure fuel into the fuel injection system
  • Combustion chamber of an internal combustion engine About the low pressure circuit of the fuel injection system is always sufficient lubrication and / or cooling of the high-pressure pump in all operating conditions ensured because of the im Flow path of the fuel arranged 2/2 way valve connection of the engine room of the high-pressure pump with the pre-feed pump and / or the pump working space of the high pressure pump can be opened or closed as needed. In normal operation, the valve is open and the pressure in the engine room is at inlet pressure level. This is an optimal
  • Lubrication and / or cooling of the high-pressure pump in particular the bearing points of the drive shaft of the high-pressure pump, guaranteed.
  • the pressure in the engine room causes a leakage current, which is supplied via the bearing points of the drive shaft of a return line.
  • the connection of the engine room to Vor fundamentalpumpe or the pump working space of the high-pressure pump is interrupted and ensured the supply of a minimum amount of fuel for lubrication and / or cooling of the high-pressure pump at the same time via a branch line.
  • the branch line is designed as a bypass line which bypasses the 2/2-way valve, it is preferably ensured via a throttle arranged in the branch line that pressure pulsations from the engine room are not transmitted into the pump working space of the high-pressure pump. If a control quantity is also supplied to the 2/2-way valve via the branch line, the throttle is preferably arranged between the engine compartment and the control chamber of the valve. As a result, a transfer of any pressure pulsations is also prevented in the control room. If the control amount is supplied via a separate branch line to the valve, which is in communication with the engine room, the arrangement of the throttle is preferably carried out in the leading to the control chamber of the valve branch line.
  • the low-pressure circuit according to the invention described above can be used in all pump arrangements which are operated with volume control without metering unit or controlled intake valve.
  • the prefeed pump of the pump assembly can be mounted on the high-pressure pump or connected via hose lines with the high-pressure pump.
  • a regulated electric fuel pump is preferably used as the quantity-controlled prefeed pump.
  • Figure 1 is a schematic representation of a first embodiment of a fuel injection system according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic representation of a second embodiment of a fuel injection system according to the invention.
  • a low-pressure circuit which comprises a fuel tank 1 for storing the fuel and a prefeed pump 2, by means of which the fuel from the fuel tank 1 of a high-pressure pump 4 can be fed.
  • the high-pressure pump 4 has an engine room 5 and a pump working space 6, both of which have to be supplied with fuel. Therefore, at least one further line 7, 8 branches off from a fuel line 3, so that it is possible to divide the fuel quantity into a delivery quantity and a quantity of lubricant and / or cooling.
  • the delivery rate is the pump working space 6 of the high-pressure pump 4 and the lubricating or cooling amount the engine room 5 of the high pressure pump 4 is supplied.
  • the engine room 5 is further connected to a return line 16, which preferably - as shown in Figure 1 - opens directly into the fuel tank 1 of the low pressure circuit.
  • the return quantity is supplied to a fuel tank 1 ', which can be connected to the fuel tank 1 for closing the circuit.
  • Flow rate passes through a designed as a check valve inlet valve 20 into the pump working chamber of a pump element, in which the fuel is conveyed to high pressure and then fed via an outlet valve designed as a check valve 21 a high-pressure accumulator 18.
  • At least one fuel injection valve 19 is connected to the high-pressure accumulator 18, by means of which the fuel in the combustion chamber of an internal combustion engine (not shown) can be injected.
  • Both systems of Figures 1 and 2 have a arranged in the flow path of the fuel 2/2 way valve 9, via which a hydraulic connection of the engine room 5 with the pump working chamber 6 of the high-pressure pump 4 can be produced.
  • the 2/2 way valve 9 has a displaceable valve element 11 which, with a first end face, delimits a control chamber 10, which rather, it is supplied with fuel via a further line 8 branching off from the fuel line 3.
  • the control chamber 10 facing away from the second end face of the displaceable valve element 11 is acted upon by the pressure force of a spring 12, which is received in a spring chamber 13.
  • the spring chamber 13 is for discharging a leakage amount via a return line 14 to the
  • a throttle 15 is arranged in the branching line 8, via which the control chamber 10 is supplied, with which a transfer of pressure pulsations from the engine room 5 is counteracted in the control chamber 10.
  • the 2/2 way valve 9 is arranged in the flow path of the pump working chamber 6 of the high pressure pump 4 to be supplied flow.
  • the connection of the engine room 5 of the high-pressure pump takes place upstream of the 2/2-way valve 9 via a further branching off from the fuel line 3 line 7. Via the lines 7, 8 could therefore be transferred from the engine room pressure pulsations in the control room.
  • Another throttling element 17 is arranged in the return line 16.
  • the throttling element 17 causes an increase in the hydraulic pressure in the engine compartment 5.
  • the arrangement of a throttling element 17 in the return line 16 is thus advantageous, but not mandatory. On the arrangement of a throttling element 17 in the return line 16 can therefore be dispensed with.
  • the 2/2-way valve 9 is arranged in the flow path of a lubricant and / or cooling quantity to be supplied to the engine compartment 5 of the high-pressure pump 4.
  • the connection of the pump working chamber 6 of the high-pressure pump 4 takes place upstream of the valve 9 via a line 7 branching off from the fuel line 3.
  • the engine compartment 5 is connected via a further line 8 to the Fuel line 3 is connected, which bypasses the valve 9.
  • the further line 8 is therefore designed as a bypass line. From the bypass line 8 branches another
  • a throttle 15 is arranged in the line 8.
  • the throttle 15 is arranged downstream of the branching control line for this purpose. In this way, the throttle 15 is able to counteract the transmission of pressure pulsations from the engine compartment 5 both into the pump working chamber 6 and into the control chamber 10.
  • Fuel can be arranged one after the other.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Niederdruckkreislauf für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, umfassend einen Kraftstofftank (1) und eine Vorförderpumpe (2), insbesondere eine Elektrokraftstoffpumpe, mittels welcher Kraftstoff aus dem Kraftstofftank (1) ansaugbar und über eine Kraftstoffleitung (3) einer Hochdruckpumpe (4) zuführbar ist, wobei zur Aufteilung der von der Vorförderpumpe (2) geförderten Kraftstoffmenge in eine einem Triebwerksraum (5) der Hochdruckpumpe (4) zuzuführende Schmier- und/oder Kühlmenge und in eine einem Pumpenarbeitsraum (6) der Hochdruckpumpe (4) zuzuführende Fördermenge wenigstens eine weitere Leitung (7, 8) vorgesehen ist, welche von der Kraftstoffleitung (3) abzweigt. Erfindungsgemäß ist in der Kraftstoffleitung (3) ein 2/2-Wegeventil (9) angeordnet, das in Offenstellung eine hydraulische Verbindung des Triebwerksraums (5) mit dem Pumpenarbeitsraum (6) der Hochdruckpumpe (4) bewirkt und in Schließstellung einen Nullförderbertrieb ermöglicht, wobei im Nullförderbetrieb die Zuführung einer Mindestkraftstoff menge in den Triebwerksraum (5) zur Schmierung und/oder Kühlung der Hochdruckpumpe (4) über die von der Kraftstoffleitung (3) abzweigende Leitung (7, 8) sichergestellt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem solchen Niederdruckkreislauf.

Description

Beschreibung
Titel
Niederdruckkreislauf für ein Kraftstoffeinspritzsystem sowie Kraftstoffeinspritzsystem
Die Erfindung betrifft einen Niederdruckkreislauf für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem solchen Niederdruckkreislauf.
Stand der Technik
Aus der DE 101 48 222 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine bekannt, bei welchem eine Kraftstoffpumpe eine Fördermenge Kraftstoff aus einem Kraftstoffspeicher mit einem Vordruck zu einer Zumesseinheit pumpt, welche eine nachgeschaltete Hochdruckpumpe mit einer Kraftstoffmenge versorgt. Die Zumesseinheit wird dabei in Abhängigkeit einer Ansteuergröße eingestellt. Um die Belastung der Kraftstoffpumpe zu verringern und damit deren Lebensdauer zu erhöhen, wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, dass die An- Steuerung der Kraftstoffpumpe ebenfalls in Abhängigkeit dieser Ansteuergröße erfolgt. Dadurch soll die Fördermenge der Kraftstoffpumpe derart beeinflusst werden, dass nur die für den Betrieb der Brennkraftmaschine erforderliche Kraftstoffmenge zuzüglich einer erforderlichen minimalen Kühlmenge gefördert wird. Durch die dynamische Anpassung der Fördermenge an den Betriebspunkt der Brennkraftmaschine soll die mittlere Belastung der Kraftstoffpumpe verringert werden, was wiederum zu einer höheren Lebensdauer der Kraftstoffpumpe führen soll. Um einen Teil der Fördermenge der Schmierung und Kühlung der Hochdruckpumpe zuzuführen, weist das zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagene Kraftstoffeinspritzsystem einen Kühl- und Schmierstromzweig auf, welcher stromaufwärts der Zumesseinheit von einer Kraftstoffleitung, welche die
Kraftstoffpumpe mit der Zumesseinheit verbindet, abzweigt. Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorstehenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Niederdruckkreislauf für ein Kraftstoffeinspritzsystem anzugeben, das einfach aufgebaut ist. Insbesondere soll auf die Anordnung einer Zumesseinheit zur Fördermengenregelung verzich- tet werden. Die Fördermengenregelung soll stattdessen über eine geregelte Vor- förderpumpe, insbesondere eine Elektrokraftstoffpumpe, erfolgen. Des Weiteren soll zur Steigerung der Robustheit der Hochdruckpumpe gewährleistet sein, dass stets eine ausreichende Kraftstoffmenge zur Schmierung und/oder Kühlung unabhängig vom jeweiligen Betriebszustand der Hochdruckpumpe im Triebwerks- räum vorhanden ist.
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgaben wir ein Niederdruckkreislauf für ein Kraftstoffeinspritzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen eines solchen Niederdruckkreislaufs sind in den Unteransprüchen angegeben. Des Weiteren wird ein Kraftstoffeinspritzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 9 vorgeschlagen.
Offenbarung der Erfindung Der vorgeschlagene Niederdruckkreislauf umfasst eine Vorförderpumpe, insbesondere Elektrokraftstoffpumpe, mittels welcher Kraftstoff aus einem Kraftstofftank ansaugbar und über eine Kraftstoffleitung einer Hochdruckpumpe zuführbar ist. Zur Aufteilung der von der Vorförderpumpe geförderten Kraftstoffmenge in eine einem Triebwerksraum der Hochdruckpumpe zuzuführende Schmier- und/oder Kühlmenge und eine einem Pumpenarbeitsraum der Hochdruckpumpe zuzuführende Fördermenge ist wenigstens eine weitere Leitung vorgesehen, welche von der Kraftstoffleitung abzweigt. Erfindungsgemäß ist in der Kraftstoffleitung ein 2/2 -Wegeventil angeordnet, das in Offenstellung eine hydraulische Verbindung des Triebwerksraums mit dem Saugraum der Hochdruckpumpe be- wirkt und in Schließstellung einen Nullförderbetrieb ermöglicht. Dabei ist im Nullförderbetrieb die Zuführung einer Mindestkraftstoffmenge in den Triebwerksraum zur Schmierung und/oder Kühlung der Hochdruckpumpe über die von der Kraftstoffleitung abzweigende Leitung sichergestellt. Das heißt, dass im Normalbetrieb das 2/2 -Wegeventil geöffnet ist und der Pumpenarbeitsraum und der Trieb- werksraum der Hochdruckpumpe mit Kraftstoff versorgt werden. Der hydraulische Druck in beiden Räumen, d.h. im Pumpenarbeitsraum und im Triebwerksraum, liegt aufgrund der hydraulischen Verbindung über das 2/2 -Wegeventils jeweils auf Zulaufdruckniveau. Dadurch ist eine optimale Schmierung und/oder Kühlung der Hochdruckpumpe gewährleistet. Bei Bedarf, d.h. zur Realisierung einer Nullförderung, schließt das Ventil, so dass die hydraulische Verbindung zwischen dem Pumpenarbeitsraum und dem Triebwerksraum der Hochdruckpumpe unterbrochen ist. Ist der Triebwerksraum über eine weitere Leitung stromaufwärts des Ventils an die Kraftstoffleitung angeschlossen, wird durch das Schließen des Ventils lediglich der Strömungsweg des Kraftstoffs zum Pumpenarbeitsraum der Hochdruckpumpe unterbrochen. Über die Kraftstoffleitung und die weitere Leitung gelangt jedoch weiterhin Kraftstoff in den Triebwerksraum der Hochdruckpumpe. Der hydraulische Druck im Triebwerksraum ist dabei über die Fördermenge der Vorförderpumpe einstellbar. Die Fördermenge ist vorzugsweise derart eingestellt, dass eine zur Sicherstellung einer Mindestschmierung und/oder -kühlung erforderliche Kraftstoffmenge in den Triebwerksraum gelangt. In Schließstellung des Ventils kann jedoch auch der Strömungsweg des Kraftstoffs zum Triebwerksraum der Hochdruckpumpe unterbrochen sein. Eine Mindestschmierung bzw. -kühlung wird dann über eine von der Kraftstoffleitung abzweigende Leitung sichergestellt, welche das Ventil umgeht.
Durch den Einsatz einer geregelten Elektrokraftstoffpumpe als Vorförderpumpe, welche zugleich die Funktion der Fördermengenregelung zu übernehmen vermag, ist die Anordnung einer Zumesseinheit entbehrlich. Dadurch wird der Aufbau des Niederdruckkreislaufes vereinfacht, da ein Bauteil entfällt. Zugleich kommt zwar ein neues Bauteil in Form des 2/2-Wegeventils hinzu, dieses kann jedoch deutlich einfacher aufgebaut sein als eine Zumesseinheit.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das 2/2 -Wegeventil hydraulisch steuerbar. Die zur Steuerung des 2/2-Wegeventils erforderliche Kraftstoffmenge ist dabei über eine von der Kraftstoffleitung abzweigende Leitung direkt oder indirekt einem Steuerraum des 2/2-Wegeventils zuführbar. Das 2/2-Wegeventil benötigt demnach keine elektrischen Anschlüsse oder Kontaktierungen und ist somit einfach aufgebaut und einfach in den Niederdruckkreislauf integrierbar. Ein solches Ventil erweist sich zudem als wenig schadensanfällig, so dass die Robustheit des Systems gesteigert werden kann.
Vorzugsweise wird der Steuerraum des 2/2-Wegeventils von einem verschiebbaren Ventilelement begrenzt, das an seinem dem Steuerraum abgewandten Ende von der Druckkraft einer Feder beaufschlagt wird. Die Druckkraft der Feder wirkt vorzugsweise in Schließrichtung, d.h., dass zum Öffnen des Ventils der hydraulische Druck im Steuerraum derart erhöht werden muss, dass die in Schließrich- tung wirkende Druckkraft der Feder überwunden wird. Über die Federkraft ist demnach der Öffnungsdruck des 2/2 -Wegeventils einstellbar. Das verschiebbare Ventilelement kann beispielsweise als Ventilschieber ausgebildet sein, welcher in Offenstellung im Wesentlichen druck- bzw. kraftausgeglichen ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Feder in einem Federraum aufgenommen, welcher zur Abführung einer Leckagemenge an eine Rücklaufleitung angeschlossen ist. Der hydraulische Druck im Federraum entspricht demnach bevorzugt dem Rücklaufdruck. Bei Bedarf kann der hydraulische Druck im Feder- räum jedoch auch auf einen anderen Druck ausgelegt werden. Der hydraulische
Druck im Federraum bewirkt neben der Druckkraft der Feder eine weitere in Schließrichtung wirkende Kraft, die es beim Öffnen des Ventils zu überwinden gilt. Wie bereits erwähnt kann das 2/2 -Wegeventil im Strömungsweg der dem Saugraum zuzuführenden Fördermenge oder im Strömungsweg der dem Triebwerksraum zuzuführenden Schmier- und/oder Kühlmenge angeordnet sein. Die Anbin- dung des jeweils anderen Raums erfolgt dann stromaufwärts des 2/2- Wegeventils über eine von der Kraftstoffleitung abzweigende weitere Leitung.
Im Fall, dass das 2/2 -Wegeventil im Strömungsweg der dem Saugraum zuzuführenden Fördermenge angeordnet ist, ist der Triebwerksraum stromaufwärts des 2/2-Wegeventils über eine abzweigende Leitung an die Kraftstoffleitung angeschlossen. Dies hat den Vorteil, dass in Schließstellung des 2/2-Wegeventils wei- terhin eine Versorgung des Triebwerksraums mit Kraftstoff durch die Vorförder- pumpe gewährleistet ist.
Im Fall, dass das 2/2 -Wegeventil im Strömungsweg der dem Triebwerksraum der Hochdruckpumpe zuzuführenden Schmier- und/oder Kühlmenge angeordnet ist, ist der Pumpenarbeitsraum stromaufwärts des 2/2-Wegeventils über eine abzweigende Leitung an die Kraftstoffleitung angeschlossen. In Schließstellung des 2/2-Wegeventils ist demnach die hydraulische Verbindung des Triebwerksraums mit der Vorförderpumpe über die Kraftstoffleitung unterbrochen. Eine ausreichende Schmierung und/oder Kühlung der Hochdruckpumpe ist dann über eine weitere von der Kraftstoffleitung abzweigende Leitung sichergestellt. Die weitere abzweigende Leitung dient demnach als Bypass-Leitung, mittels welcher das 2/2-Wegeventil umgangen werden kann. Somit ist auch in Schließstellung des Ventils eine ausreichende Schmierung und/oder Kühlung der Hochdruckpumpe gewährleistet.
Eine weiterbildende Maßnahme sieht vor, dass in der weiteren von der Kraftstoff- leitung abzweigenden Leitung zur Umgehung des 2/2-Wegeventils eine Drossel angeordnet ist. Die Drossel soll der Übertragung von Druckpulsationen aus dem Triebwerksraum in den Pumpenarbeitsraum entgegen wirken, da ansonsten die Gefahr eines ungewollten Öffnens des Saug- bzw. Einlassventils der Hochdruckpumpe besteht. Denn über die Bypass-Leitung bleiben der Triebwerksraum und der Pumpenarbeitsraum auch in Schließstellung des 2/2 -Wegeventils weiterhin hydraulisch verbunden. Durch die in der Bypass-Leitung angeordnete Drossel werden die Druckpulsationen im Triebwerksraum jedoch soweit abgeschwächt, dass es nicht mehr zu einem ungewollten Öffnen des Einlassventils kommen kann.
Weiterhin bevorzugt ist der Triebwerksraum der Hochdruckpumpe an eine Rücklaufleitung angeschlossen. Die an den Triebwerksraum angeschlossene Rücklaufleitung ermöglicht die Rückführung der dem Triebwerksraum zugeführten Schmier- und/oder Kühlmenge. Bevorzugt ist die Rücklaufleitung an den Kraft- stofftank angeschlossen, so dass der Niederdruckkreislauf durch die Rücklaufleitung geschlossen wird. Weiterhin bevorzugt ist in der Rücklaufleitung ein drosselndes Element, beispielsweise eine Drossel oder ein Überströmventil, angeordnet. Mittels des drosselnden Elementes kann die Rücklaufmenge gestaut werden, so dass der hydraulische Druck im Triebwerksraum der Hochdruckpum- pe angehoben wird. Dadurch wird die Schmierung und/oder Kühlung der Hochdruckpumpe weiter optimiert.
Weiterhin wird zur Lösung der Eingangs gestellten Aufgaben ein Kraftstoffeinspritzsystem zur Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraft- maschine, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem vorgeschlagen, das einen erfindungsgemäßen Niederdruckkreislauf umfasst. Ferner umfasst das Kraftstoffeinspritzsystem eine Hochdruckpumpe zur Hochdruckförderung, einen Hochdruckspeicher zur Speicherung des auf Hochdruck geförderten Kraftstoffs sowie wenigstens ein an den Hochdruckspeicher angeschlossenes Kraftstoffein- spritzventil zur Einspritzung des auf Hochdruck geförderten Kraftstoffs in den
Brennraum einer Brennkraftmaschine. Über den Niederdruckkreislauf des Kraftstoffeinspritzsystems ist stets eine ausreichende Schmierung und/oder Kühlung der Hochdruckpumpe in allen Betriebszuständen sichergestellt, da über das im Strömungsweg des Kraftstoffs angeordnete 2/2 -Wegeventil eine Verbindung des Triebwerksraums der Hochdruckpumpe mit der Vorförderpumpe und/oder dem Pumpenarbeitsraum der Hochdruckpumpe bedarfsgerecht geöffnet oder geschlossen werden kann. Im Normalbetrieb ist das Ventil geöffnet und der Druck im Triebwerksraum liegt auf Zulaufdruckniveau. Dadurch ist eine optimale
Schmierung und/oder Kühlung der Hochdruckpumpe, insbesondere der Lagerstellen der Antriebswelle der Hochdruckpumpe, gewährleistet. Der Druck im Triebwerksraum bewirkt einen Leckagestrom, der über die Lagerstellen der Antriebswelle einer Rücklaufleitung zugeführt wird. In Schließstellung des 2/2- Wegeventils ist die Verbindung des Triebwerksraums zur Vorförderpumpe bzw. zum Pumpenarbeitsraum der Hochdruckpumpe unterbrochen und die Versorgung mit einer Mindestkraftstoffmenge zur Schmierung und/oder Kühlung der Hochdruckpumpe zugleich über eine Abzweigleitung sichergestellt. Ist die Abzweigleitung als das 2/2-Wegeventil umgehende Bypass-Leitung ausgebildet, ist bevorzugt über eine in der Abzweigleitung angeordnete Drossel sichergestellt, dass Druckpulsationen aus dem Triebwerksraum nicht in den Pumpenarbeitsraum der Hochdruckpumpe übertragen werden. Wrd über die Abzweigleitung zugleich eine Steuermenge dem 2/2-Wegeventil zugeführt, ist die Drossel vorzugsweise zwischen dem Triebwerksraum und dem Steuerraum des Ventils an- geordnet. Dadurch wird ferner eine Übertragung etwaiger Druckpulsationen in den Steuerraum unterbunden. Sofern die Steuermenge über eine separate Abzweigleitung dem Ventil zugeführt wird, welche in Verbindung mit dem Triebwerksraum steht, erfolgt die Anordnung der Drossel vorzugsweise in der zum Steuerraum des Ventils führenden Abzweigleitung.
Gleichwohl mit einem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystem vorzugsweise Diesel in den Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, kann der zuvor beschriebene erfindungsgemäße Niederdruckkreislauf in allen Pumpenanordnungen eingesetzt werden, die ohne Zumesseinheit oder gesteuertes Saug- ventil mengengeregelt betrieben werden. Die Vorförderpumpe der Pumpenanordnung kann dabei an der Hochdruckpumpe montiert oder über Schlauchleitungen mit der Hochdruckpumpe verbunden sein. Als mengengeregelte Vorförderpumpe findet vorliegend bevorzugt eine geregelte Elektrokraftstoffpumpe Einsatz.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems und
Figur 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Bestandteil der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Kraftstoffeinspritzsysteme ist jeweils ein Niederdruckkreislauf, welcher einen Kraftstofftank 1 zur Bevorratung des Kraftstoffs sowie eine Vorförderpumpe 2 umfasst, mittels welcher der Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 1 einer Hochdruckpumpe 4 zuführbar ist. Die Hochdruckpumpe 4 weist einen Triebwerksraum 5 sowie einen Pumpenarbeitsraum 6 auf, welche beide mit Kraftstoff versorgt werden müssen. Von einer Kraftstofflei- tung 3 zweigt daher wenigstens eine weitere Leitung 7, 8 ab, so dass eine Teilung der Kraftstoffmenge in eine Förder- und eine Schmier- und/oder Kühlmenge möglich ist. Die Fördermenge wird dem Pumpenarbeitsraum 6 der Hochdruckpumpe 4 und die Schmier- bzw. Kühlmenge dem Triebwerksraum 5 der Hochdruckpumpe 4 zugeführt. Um die Rückführung der Schmier und/oder Kühlmenge in den Niederdruckkreislauf zu ermöglichen, ist der Triebwerksraum 5 ferner an eine Rücklaufleitung 16 angeschlossen, welche vorzugsweise - wie in der Figur 1 dargestellt - direkt in den Kraftstofftank 1 des Niederdruckkreislaufes mündet. Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 wird die Rücklaufmenge einem Kraftstofftank 1 ' zugeführt, welcher zum Schließen des Kreislaufs mit dem Kraftstofftank 1 ver- bindbar ist. Die dem Pumpenarbeitsraum 6 der Hochdruckpumpe 4 zugeführte
Fördermenge gelangt über ein als Rückschlagventil ausgebildetes Einlassventil 20 in den Pumpenarbeitsraum eines Pumpenelementes, in welchem der Kraftstoff auf Hochdruck gefördert und danach über ein als Rückschlagventil ausgebildetes Auslassventil 21 einem Hochdruckspeicher 18 zugeführt wird. An dem Hochdruckspeicher 18 ist wenigstens ein Kraftstoffeinspritzventil 19 angeschlossen, mittels dessen der Kraftstoff im Brennraum einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) einspritzbar ist.
Beide Systeme der Figuren 1 und 2 weisen ein im Strömungsweg des Kraftstoffs angeordnetes 2/2 -Wegeventil 9 auf, über welches eine hydraulische Verbindung des Triebwerksraums 5 mit dem Pumpenarbeitsraum 6 der Hochdruckpumpe 4 herstellbar ist. Das 2/2 -Wegeventil 9 weist hierzu ein verschiebbares Ventilelement 11 auf, das mit einer ersten Stirnfläche einen Steuerraum 10 begrenzt, wel- eher über eine von der Kraftstoffleitung 3 abzweigende weitere Leitung 8 mit Kraftstoff versorgt wird. Die dem Steuerraum 10 abgewandte zweite Stirnfläche des verschiebbaren Ventilelementes 11 wird von der Druckkraft einer Feder 12 beaufschlagt, welche in einem Federraum 13 aufgenommen ist. Der Federraum 13 ist zur Abführung einer Leckagemenge über eine Rücklaufleitung 14 an den
Kraftstofftank 1 bzw. V angeschlossen. Im Federraum 13 liegt somit im Wesentlichen der Rücklaufdruck vor.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist in der abzweigenden Leitung 8, über welche dem Steuerraum 10 Kraftstoff zugeführt wird, eine Drossel 15 angeordnet, mit welcher eine Übertragung von Druckpulsationen aus dem Triebwerksraum 5 in den Steuerraum 10 entgegengewirkt wird. Denn bei dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das 2/2 -Wegeventil 9 im Strömungsweg der dem Pumpenarbeitsraum 6 der Hochdruckpumpe 4 zuzuführenden Fördermenge angeordnet. Der Anschluss des Triebwerksraums 5 der Hochdruckpumpe erfolgt dagegen stromaufwärts des 2/2-Wegeventils 9 über eine weitere von der Kraftstoffleitung 3 abzweigende Leitung 7. Über die Leitungen 7, 8 könnten demnach Druckpulsationen aus dem Triebwerksraum in den Steuerraum übertragen werden. Dies wird jedoch durch die Anordnung der Drossel 15 in der Leitung 8 unterbunden. Ein weiteres drosselndes Element 17 ist in der Rücklaufleitung 16 angeordnet. Das drosselnde Element 17 bewirkt eine Erhöhung des hydraulischen Drucks im Triebwerksraum 5. Die Anordnung eines drosselnden Elementes 17 in der Rücklaufleitung 16 ist somit vorteilhaft, aber nicht zwingend erforderlich. Auf die Anordnung eines drosselnden Elementes 17 in der Rücklaufleitung 16 kann demnach auch verzichtet werden.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist das 2/2 -Wegeventil 9 im Strömungsweg einer dem Triebwerksraum 5 der Hochdruckpumpe 4 zuzuführenden Schmier- und/oder Kühlmenge angeordnet. Der Anschluss des Pumpenarbeits- raums 6 der Hochdruckpumpe 4 erfolgt demgegenüber stromaufwärts des Ventils 9 über eine von der Kraftstoffleitung 3 abzweigende Leitung 7. Um eine ausreichende Schmierung und/oder Kühlung der Hochdruckpumpe 4 sicherzustellen, ist der Triebwerksraum 5 über eine weitere Leitung 8 an die Kraftstoffleitung 3 angeschlossen, welche das Ventil 9 umgeht. Die weitere Leitung 8 ist demnach als Bypass-Leitung ausgebildet. Von der Bypass-Leitung 8 zweigt eine weitere
Leitung ab, über welche der Steuerraum 10 des 2/2 -Wegeventils 9 an die Kraftstoffversorgung angeschlossen ist. Um die Übertragung von Druckpulsationen aus dem Triebwerksraum 5 in den Steuerraum 10 des Ventils 9 zu unterbinden, ist wiederum eine Drossel 15 in der Leitung 8 angeordnet. Die Drossel 15 ist hierzu stromabwärts der abzweigenden Steuerleitung angeordnet. Die Drossel 15 vermag auf diese Weise einer Übertragung von Druckpulsationen aus dem Triebwerksraum 5 sowohl in den Pumpenarbeitsraum 6, als auch in den Steuer- räum 10 entgegen zu wirken.
In beiden dargestellten Ausführungsbeispielen werden jeweils die von der Kraftstoffleitung 3 abzweigenden Leitungen 7 und 8 an einer gemeinsamen Kreuzungsstelle mit der Kraftstoffleitung 3 zusammengeführt. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die Abzweige können auch in Strömungsrichtung des
Kraftstoffs nacheinander angeordnet werden.

Claims

Ansprüche
1. Niederdruckkreislauf für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, umfassend und eine Vorförderpumpe (2), insbesondere eine Elektrokraftstoffpumpe, mittels welcher Kraftstoff aus einem Kraft- stofftank (1) ansaugbar und über eine Kraftstoffleitung (3) einer Hochdruckpumpe (4) zuführbar ist, wobei zur Aufteilung der von der Vorförderpumpe (2) geförderten Kraftstoffmenge in eine einem Triebwerksraum (5) der Hochdruckpumpe (4) zuzuführende Schmier- und/oder Kühlmenge und in eine einem Pumpenarbeitsraum (6) der Hochdruckpumpe (4) zuzuführende Fördermenge wenigstens eine weitere Leitung (7, 8) vorgesehen ist, welche von der Kraftstoffleitung (3) abzweigt,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Kraftstoffleitung (3) ein 2/2 -Wegeventil (9) angeordnet ist, das in Offenstellung eine hydraulische Verbindung des Triebwerksraums (5) mit dem Pumpenarbeitsraum (6) der Hochdruckpumpe (4) be- wirkt und in Schließstellung einen Nullförderbertrieb der Hochdruckpumpe (4) ermöglicht, wobei im Nullförderbetrieb die Zuführung einer Mindestkraftstoffmen- ge in den Triebwerksraum (5) zur Schmierung und/oder Kühlung der Hochdruckpumpe (4) über die von der Kraftstoffleitung (3) abzweigende Leitung (7, 8) sichergestellt ist.
2. Niederdruckkreislauf nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das 2/2 -Wegeventil (9) hydraulisch steuerbar ist und die zur Steuerung des 2/2-Wegeventils (9) erforderliche Kraftstoffmenge über eine von der Kraftstoffleitung (3) abzweigende Leitung (8) direkt oder indi- rekt einem Steuerraum (10) des 2/2 -Wegeventils (9) zuführbar ist.
3. Niederdruckkreislauf nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (10) des 2/2 -Wegeventils (9) von einem verschiebbaren Ventilelement (1 1) begrenzt wird, das an seinem dem Steuerraum (10) abgewandten Ende von der Druckkraft einer Feder (12) beaufschlagt wird.
4. Niederdruckkreislauf nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (12) in einem Federraum (13) aufgenommen ist, welcher zur Abführung einer Leckagemenge an eine Rücklauflei- tung (14) angeschlossen ist.
5. Niederdruckkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das 2/2 -Wegeventil (9) im Strömungsweg der dem Pumpenarbeitsraum (6) zuzuführenden Fördermenge angeordnet ist und der Triebwerksraum (5) stromaufwärts des 2/2 -Wegeventils (9) über eine abzweigende Leitung (7) an die Kraftstoffleitung (3) angeschlossen ist.
6. Niederdruckkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das 2/2 -Wegeventil (9) im Strömungsweg der dem Triebwerksraum (5) der Hochdruckpumpe (4) zuzuführenden Schmierund/oder Kühlmenge angeordnet ist und der Pumpenarbeitsraum (6) stromaufwärts des 2/2-Wegeventils (9) über eine abzweigende Leitung (7) an die Kraftstoffleitung (3) angeschlossen ist, wobei in Schließstellung des 2/2- Wegeventils (9) eine ausreichende Schmierung und/oder Kühlung der Hoch- druckpumpe (4) über eine weitere abzweigende Leitung (8) sichergestellt ist.
7. Niederdruckkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in der weiteren von der Kraftstoffleitung (3) abzweigenden Leitung (8) eine Drossel (15) angeordnet ist.
8. Niederdruckkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Triebwerksraum (5) der Hochdruckpumpe (4) an eine Rücklaufleitung (16) angeschlossen ist, in welcher vorzugsweise ein drosselndes Element (17), beispielsweise eine Drossel oder ein Überström- ventil, angeordnet ist.
9. Kraftstoffeinspritzsystem zur Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einem Niederdruckkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem ferner eine Hoch- druckpumpe (4) zur Hochdruckförderung, einen Hochdruckspeicher (18) zur
Speicherung des auf Hochdruck geförderten Kraftstoffs sowie wenigstens ein an den Hochdruckspeicher (18) angeschlossenes Kraftstoffeinspritzventil (19) zur Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine umfasst.
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