DE10130352A1

DE10130352A1 - Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine mit zwei Niederdruckpumpen

Info

Publication number: DE10130352A1
Application number: DE2001130352
Authority: DE
Inventors: Kurt Frank
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-06-23
Filing date: 2001-06-23
Publication date: 2003-01-02

Abstract

Es wird eine Einspritzanlage für Brennkraftmaschinen mit einer ersten Niederdruckpumpe (1) und einer zweiten Niederdruckpumpe (9) vorgeschlagen, bei der die elektrisch angetriebene zweite Niederdruckpumpe (9) ausschließlich während des Starts der Brennkraftmaschine eingeschaltet wird, so dass sich das Startverhalten der Brennkraftmaschine verbessert.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe, mit einer ersten Niederdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zur Saugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe und mit einer zweiten Niederdruckpumpe.
Viele Einspritzanlagen weisen lediglich eine mechanisch angetriebene erste Niederdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zur Saugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe auf. Bei diesen Einspritzanlagen stellt sich das Problem, dass die erste Niederdruckpumpe eine sehr hohe Förderleistung aufweisen muss, damit die Kraftstoffhochdruckpumpe beim Start der Brennkraftmaschine mit ausreichend Kraftstoff versorgt wird. Dies erfordert eine entsprechend groß dimensionierte und teure erste Niederdruckpumpe. Außerdem hat dieses Konzept den Nachteil, dass im Betrieb der Brennkraftmaschine die erste Niederdruckpumpe zu viel Kraftstoff fördert, der über eine Drossel oder ein Druckregelventil wieder in den Kraftstofftank zurückgeführt wird.
Ein weiteres Problem dieser Einspritzanlagen besteht darin, dass die Brennkraftmaschine nicht mehr mit dem Anlasser gestartet werden kann, wenn aus Versehen der Kraftstofftank leer gefahren wurde. Wenn der Kraftstofftank leer gefahren wurde, befindet sich Luft in den Kraftstoffleitungen, der ersten Niederdruckpumpe, der Kraftstoffhochdruckpumpe, den Einspritzleitungen, einem eventuellen Common Rail und den Einspritzventilen, bzw. Injektoren. Die Auslegung der Starterbatterie und des Anlassers ist nicht ausreichend, um mit der mechanisch angetriebenen Niederdruckpumpe die vorhandene Luft aus der Einspritzanlage zu verdrängen und anschließend einen ausreichenden Kraftstoffhochdruck an den Einspritzdüsen bzw. Injektoren aufzubauen.
Um das Startverhalten dieser Brennkraftmaschine zu verbessern und das Starten der Brennkraftmaschine nach dem Leerfahren des Kraftstofftanks überhaupt zu ermöglichen, ist es aus der DE 199 39 051 A1 bekannt, sowohl eine mechanisch angetriebene Kraftstoffhochdruckpumpe als auch eine parallel dazu angeordnete elektrisch angetriebene Kraftstoffhochdruckpumpe vorzusehen. Beim Start der Brennkraftmaschine wird die zweite, elektrisch angetriebene Kraftstoffhochdruckpumpe eingeschaltet, welche den erforderlichen Hochdruck bereitstellt. Nachteilig an dieser Einspritzanlage ist, dass zwei Kraftstoffhochdruckpumpen vorhanden sind, was entsprechend hohe Kosten verursacht.

Aus der DE 199 37 674 A1 ist eine Einspritzanlage bekannt, mit einer ersten mechanisch angetriebenen Niederdruckpumpe und einer zweiten elektrisch angetriebenen Niederdruckpumpe. Die erste Niederdruckpumpe dient dazu, Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zur Saugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe zu fördern. Die zweite Niederdruckpumpe dient der Kühlung und Schmierung der Kraftstoffhochdruckpumpe mit Kraftstoff aus dem Kraftstofftank. Dies bedeutet, dass die zweite Niederdruckpumpe während der gesamten Betriebsdauer der Brennkraftmaschine in Betrieb ist. Beim Starten der Brennkraftmaschine kann über ein Schaltventil die Förderseite der zweiten Niederdruckpumpe mit der Saugseite der ersten Niederdruckpumpe verbunden werden, so dass auch bei niedrigen Drehzahlen und entsprechend geringer Förderleistung der ersten Niederdruckpumpe eine ausreichende Förderung von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zur Saugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzanlage bereitzustellen, die unter allen Umständen ein gutes Startverhalten der Brennkraftmaschine ermöglicht und welche außerdem sehr kostengünstig realisierbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe, mit einer ersten Niederdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zur Saugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe und mit einer zweiten Niederdruckpumpe, dadurch gelöst, dass die zweite Niederdruckpumpe ausgangsseitig mit der Saugseite der ersten Niederdruckpumpe in Verbindung steht.

Vorteile der Erfindung

Bei der erfindungsgemäßen Einspritzanlage kann die zweite Niederdruckpumpe auf eine geringe Förderleistung ausgelegt werden, da der Kraftstoffbedarf der Brennkraftmaschine beim Start relativ gering ist. Sobald nach dem Start der Brennkraftmaschine die Drehzahl derselben ansteigt, fördert die erste Niederdruckpumpe Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zur Saugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe, so dass die zweite Niederdruckpumpe abgeschaltet werden kann. Da die erste Niederdruckpumpe nur bei Drehzahlen fördern muß, die oberhalb der Startdrehzahl liegen, kann die erste Niederdruckpumpe hinsichtlich ihrer Förderleistung auf den Betrieb der Brennkraftmaschine hin ausgelegt werden und muss nicht auf eine ausreichende Förderung bei Startdrehzahl ausgelegt werden. Da die zweite Niederdruckpumpe nur während des Startvorgangs in Betrieb ist, muss die zweite Niederdruckpumpe nicht auf die Gesamtlebensdauer der Brennkraftmaschine, sondern nur einen Bruchteil derselben ausgelegt werden, was zu entsprechenden Kosteneinsparungen führt. Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage ist deshalb kostengünstiger selbst als Kraftstoffeinspritzanlagen mit nur einer, aber entsprechend überdimensionierten Niederdruckpumpe.

Bei einer Variante der Erfindung wird die erste Niederdruckpumpe mechanisch von der Kraftstoffhochdruckpumpe oder der Brennkraftmaschine angetrieben, so dass die erforderliche Antriebsleistung mit geringen Verlusten von der Brennkraftmaschine aufgebracht werden kann.

In weiterer Ergänzung der Erfindung wird die zweite Niederdruckpumpe elektrisch angetrieben, so dass die Förderleistung der zweiten Niederdruckpumpe unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass die zweite Niederdruckpumpe beim Start der Brennkraftmaschine eingeschaltet wird und/oder ausgeschaltet wird, wenn die erste Niederdruckpumpe einen zur Versorgung der Kraftstoffhochpumpe ausreichenden Förderdruck aufbaut. Die zweite Niederdruckpumpe kann erfindungsgemäß auch kurz vor dem Betätigen des Anlassers der Brennkraftmaschine eingeschaltet werden, so dass die zweite Niederdruckpumpe schon einen Kraftstoffdruck auf der Saugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe aufgebaut hat, bevor diese zu fördern beginnt. Dadurch wird das Startverhalten der Brennkraftmaschine weiter verbessert.

Bei weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist eine Bypass- Leitung vorgesehen, die Saugseite und Druckseite der zweiten Niederdruckpumpe verbindet und wobei in besonderes bevorzugter Ausführung der Erfindung in der Bypass-Leitung ein Rückschlagventil vorgesehen ist, so dass der Betrieb der ersten Niederdruckpumpe und der Kraftstoffhochdruckpumpe unabhängig vom Betriebszustand der zweiten Niederdruckpumpe ist.

Die erfindungsgemäße Einspritzanlage kann auch als Common- Rail-Einspritzanlage ausgebildet sein.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

In der einzigen Figur ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einspritzanlage dargestellt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Eine erste Niederdruckpumpe 1 fördert Kraftstoff über eine Niederdruckleitung 3 aus einem Kraftstofftank 5 zu einer Kraftstoffhochdruckpumpe 7. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die erste Niederdruckpumpe 1 mechanisch von der Kraftstoffhochdruckpumpe 7 angetrieben. Alternativ kann die erste Niederdruckpumpe 1 auch von der Nockenwelle oder der Kurbelwelle einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine angetrieben werden. Die erste Niederdruckpumpe 1 kann aber auch elektrisch angetrieben werden.
In der Niederdruckleitung 3 ist eine elektrisch angetriebene zweite Niederdruckpumpe 9 angeordnet. Die zweite Niederdruckpumpe 9 wird über Signalleitungen 11 von einem Steuergerät 13 ein- und ausgeschaltet. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 7 fördert in eine Hochdruckleitung 15, welche bspw. mit einem nicht dargestellten Common Rail in Verbindung steht.
Die zweite Niederdruckpumpe 9 kann schon vor dem Betätigen des Anlassers der nicht dargestellten Brennkraftmaschine angeschaltet werden, so dass schon ein ausreichender Druck auf der Saugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe 7 anliegt, wenn der Anlasser der nicht dargestellten Brennkraftmaschine betätigt wird. Sobald die Brennkraftmaschine angesprungen ist, erhöht sich deren Drehzahl und die erste Niederdruckpumpe 1 beginnt ausreichend zu fördern. Sobald die Förderung der ersten Niederdruckpumpe ausreicht, um die Kraftstoffhochdruckpumpe 7 mit Kraftstoff zu versorgen, kann die zweite Niederdruckpumpe 9 abgeschaltet werden.
Da die zweite Niederdruckpumpe 9 nur während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine betrieben wird, genügt es, die zweite Niederdruckpumpe 9 auf eine Lebensdauer von wenigen hundert Stunden auszulegen. Die Lebensdauer der Brennkraftmaschine liegt in der Größenordnung von 10 000 h. Dadurch können erhebliche Kosten bei der Herstellung der zweiten Niederdruckpumpe 9 eingespart werden. Eine weitere erhebliche Kosteneinsparung kann dadurch realisiert werden, dass erfindungsgemäß die erste Niederdruckpumpe 1 nur Kraftstoff bei Drehzahlen fördern muss, die deutlich über der Startdrehzahl der Brennkraftmaschine liegen. Dadurch kann die Förderleistung und somit die Dimensionierung der ersten Pumpe auf die Betriebsdrehzahlen der nicht dargestellten Brennkraftmaschine abgestimmt werden und muss nicht schon bei der Startdrehzahl eine ausreichende Förderleistung erreichen.
Zum Aufrechterhalten einer Notfahrfunktion kann auch vorgesehen werden, bei Ausfall der ersten Niederdruckpumpe 1 die zweite Niederdruckpumpe 9 auch während des Notbetriebs der Brennkraftmaschine eingeschaltet zu lassen.
Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einspritzanlage weist eine Bypass-Leitung 17 mit einem Rückschlagventil 19 auf. Durch die Bypass- Leitung ist sichergestellt, dass die erste Niederdruckpumpe 1 auch dann Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 5 zur Niederdruckseite der Kraftstoffhochdruckpumpe 7 fördern kann, wenn die zweite Niederdruckpumpe 9 nicht in Betrieb ist. Das Rückschlagventil 19 stellt sicher, dass kein Kurzschluss zwischen Druckseite und Saugseite der zweiten Niederdruckpumpe 9 entstehen kann, wenn die zweite Niederdruckpumpe 9 eingeschaltet ist.

Claims

1. Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe (7), mit einer ersten Niederdruckpumpe (1) zur Förderung von Kraftstoff aus einen Kraftstofftank (5) zur Saugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe (7) und mit einer zweiten Niederdruckpumpe (9), dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Niederdruckpumpe (9) ausgangsseitig mit der Saugseite der ersten Niederdruckpumpe (1) in Verbindung steht.

2. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Niederdruckpumpe (1) mechanisch von der Kraftstoffhochdruckpumpe (7) oder der Brennkraftmaschine angetrieben wird.

3. Einspritzanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Niederdruckpumpe (9) elektrisch angetrieben wird.

4. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Niederdruckpumpe (9) beim Start der Brennkraftmaschine eingeschaltet wird.

5. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Niederdruckpumpe (9) ausgeschaltet wird, wenn die erste Niederdruckpumpe (1) einen zur Versorgung der Kraftstoffhochdruckpumpe (7) ausreichenden Förderdruck aufbaut.

6. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bypass-Leitung (17) vorgesehen ist, und dass die Bypass-Leitung (17) Saugseite und Druckseite der zweiten Niederdruckpumpe (9) verbindet.

7. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bypass- Leitung (17) ein Rückschlagventil (19) vorgesehen ist.

8. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzanlage eine Common-Rail-Einspritzanlage ist.