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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Versorgungssystem für eine Brennkraftmaschine, mit einem Kraftstoffeinspritzsystem, das einen Hochdruckeinspritzbereich umfasst, und mit einem Hydrauliksystem, das einen Hydraulikhochdruckbereich umfasst. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Brennkraftmaschine mit einem derartigen Versorgungssystem.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2005 027 851 A1 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt. Das bekannte Kraftstoffeinspritzsystem umfasst eine Kraftstoffhochdruckpumpe, die durch die Brennkraftmaschine angetrieben ist. Die Kopplung der Hochdruckpumpendrehzahl an die Drehzahl der Brennkraftmaschine führt dazu, dass bei einem Stillstand der Brennkraftmaschine kein Kraftstoff in einem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher des Kraftstoffeinspritzsystems verdichtet werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Lebensdauer eines Kraftstoffeinspritzsystems in einem Versorgungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu verlängern. Alternativ oder zusätzlich soll das Ansprechverhalten des Kraftstoffeinspritzsystems verbessert werden, insbesondere bei einem Stillstand der Brennkraftmaschine.
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Die Aufgabe ist bei einem Versorgungssystem für eine Brennkraftmaschine, mit einem Kraftstoffeinspritzsystem, das einen Hochdruckeinspritzbereich umfasst, und mit einem Hydrauliksystem, das einen Hydraulikhochdruckbereich umfasst, dadurch gelöst, dass der Hochdruckeinspritzbereich des Kraftstoffeinspritzsystems druckmäßig mit dem Hydraulikhochdruckbereich des Hydrauliksystems verbunden ist. Bei dem Hydrauliksystem kann es sich um ein Antriebshydrauliksystem eines hydraulischen Antriebs eines Hybridfahrzeugs handeln. Durch eine geschickte mechanische Anbindung des Hydraulikhochdruckbereichs des Hydrauliksystems an den Hochdruckeinspritzbereich des Kraftstoffeinspritzsystems kann ein unerwünschter Druckverlust in einem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher, zum Beispiel durch Leckage, für einen endlichen Zeitraum stabilisiert werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Versorgungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckeinspritzbereich des Kraftstoffeinspritzsystems durch eine Kopplungseinrichtung druckmäßig mit dem Hydraulikhochdruckbereich des Hydrauliksystems verbunden ist. Die Kopplungseinrichtung umfasst zum Beispiel einen Hydraulikzylinder, der einen Druckausgleich zwischen dem Hochdruckeinspritzbereich des Kraftstoffeinspritzsystems und dem Hydraulikhochdruckbereich des Hydrauliksystems ermöglicht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Versorgungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung ein hydraulisches Trennelement mit einer Druckausgleichsfunktion zwischen dem Hydraulikhochdruckbereich und dem Hochdruckeinspritzbereich umfasst. Das hydraulische Trennelement sorgt dafür, dass sich der Kraftstoff in dem Kraftstoffeinspritzsystem nicht mit dem Hydraulikmedium, insbesondere Hydrauliköl, in dem Hydrauliksystem vermischt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Versorgungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Trennelement eine erste Druckwirkfläche, die mit dem Druck des Hochdruckeinspritzbereichs beaufschlagt ist, und eine zweite Druckwirkfläche aufweist, die mit dem Druck des Hydraulikhochdruckbereichs beaufschlagt ist. Die beiden Druckwirkflächen sind vorzugsweise gleich groß ausgeführt, können aber auch unterschiedliche Größen aufweisen, um eine hydraulische Übersetzung zu ermöglichen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Versorgungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Trennelement als Kolben oder Membran ausgeführt ist. Bei der Kolbenausführung ist das hydraulische Trennelement in dem Hydraulikzylinder hin und her bewegbar geführt, um einen Druckausgleich zwischen dem Hochdruckeinspritzbereich und dem Hydraulikhochdruckbereich zu ermöglichen. Bei der Membranausführung des hydraulischen Trennelements kann sich die Membran verformen, um den Druckausgleich zu ermöglichen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Versorgungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Druckwirkfläche unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils mit einer Niederdruckeinspritzbereich des Kraftstoffeinspritzsystems verbindbar ist. Über den Niederdruckeinspritzbereich kann die Kopplungseinrichtung auf der Seite mit der ersten Druckwirkfläche des hydraulischen Trennelements mit Kraftstoff gefüllt werden. Das Rückschlagventil verhindert ein unerwünschtes Entweichen von Kraftstoff aus der Kopplungseinrichtung in den Niederdruckeinspritzbereich.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Versorgungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen das hydraulische Trennelement und einen zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher des Hochdruckeinspritzbereichs ein Ventil geschaltet ist, das ein Entweichen von Kraftstoff aus dem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher zu dem hydraulischen Trennelement verhindert. Das Ventil kann als Rückschlagventil ausgeführt sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Versorgungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckwirkfläche unter Zwischenschaltung eines Ventils oder einer Drossel mit einem Hydraulikniederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems verbindbar ist. Über den Hydraulikniederdruckbereich kann die Kopplungseinrichtung auf der Seite mit der zweiten Druckwirkfläche des hydraulischen Trennelements mit Hydraulikmedium, insbesondere Hydrauliköl, gefüllt werden. Das Ventil oder die Drossel verhindert ein ungehindertes, insbesondere ungedrosseltes, Entweichen von Hydraulikmedium aus der Kopplungseinrichtung in den Hydraulikniederdruckbereich.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Versorgungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Hydraulikventil zwischen das hydraulische Trennelement und den Hydraulikhochdruckbereich des Hydrauliksystems geschaltet ist. Das Hydraulikventil verhindert einen unerwünschten Druckabbau an der zweiten Druckwirkfläche des hydraulischen Trennelements der Kopplungseinrichtung, wenn der Hydraulikdruck im Hydraulikhochdruckbereich des Hydrauliksystems absinkt.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Brennkraftmaschine mit einem vorab beschriebenen Versorgungssystem. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug mit einem hydraulischen Antrieb kombiniert. Das Kraftfahrzeug mit der Brennkraftmaschine und dem hydraulischen Antrieb wird auch als Hybridfahrzeug bezeichnet.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die einzige beiliegende Figur ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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In der einzigen beiliegenden Figur ist ein erfindungsgemäßes Versorgungssystem in Form eines Hydraulikschaltplans vereinfacht dargestellt.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 ist ein Versorgungssystem 1 vereinfacht in Form eines Hydraulikschaltplans dargestellt. Das Versorgungssystem 1 umfasst ein Kraftstoffeinspritzsystem 2 mit einem Hochdruckeinspritzbereich 3 und einem Niederdruckeinspritzbereich 6. Der Niederdruckeinspritzbereich 6 umfasst zum Beispiel einen Kraftstofftank, aus dem mit Hilfe einer Vorförderpumpe, Kraftstoff angesaugt und mit Niederdruck beaufschlagt wird. Der Niederdruck kann einem Umgebungsdruck entsprechen oder geringfügig größer als der Umgebungsdruck sein. Der Niederdruck ist in der Regel deutlich kleiner als der Hochdruck in dem Hochdruckeinspritzbereich 3.
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Das Versorgungssystem 1 umfasst des Weiteren ein Hydrauliksystem 12 mit einem Hydraulikhochdruckbereich 13 und einem Hydraulikniederdruckbereich 16. Bei dem Hydrauliksystem 12 handelt es sich vorzugsweise um ein Antriebshydrauliksystem eines hydraulischen Antriebs, der zusätzlich zu einer Brennkraftmaschine in einem Hybridfahrzeug vorgesehen ist.
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Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist der Hochdruckeinspritzbereich 3 des Kraftstoffeinspritzsystems 2 druckmäßig mit dem Hydraulikhochdruckbereich 13 des Hydrauliksystems 12 verbunden. Die druckmäßige Verbindung erfolgt durch eine Kopplungseinrichtung 20, die ein hydraulisches Trennelement 22 umfasst. Das hydraulische Trennelement 22 ist zum Beispiel als Kolben oder als Membran ausgeführt und ermöglicht einen Druckausgleich zwischen dem Hochdruckeinspritzbereich 3 des Kraftstoffeinspritzsystems 2 und dem Hydraulikhochdruckbereich 13 des Hydrauliksystems 12.
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Das hydraulische Trennelement 22 der Kopplungseinrichtung 20 umfasst eine erste Druckwirkfläche 24 und eine zweite Druckwirkfläche 25. Die erste Druckwirkfläche 24 des hydraulischen Trennelements 22 ist über eine Verbindungsleitung 27 mit Hochdruck beaufschlagt, der in einem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher 30 des Kraftstoffeinspritzsystems 2 herrscht. Der zentrale Kraftstoffhochdruckspeicher 30 ist über ein Ventil 28 mit der Kopplungseinrichtung 20 verbunden.
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Das Ventil 28 ist als Rückschlagventil so ausgeführt, dass kein mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff aus dem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher 30 zu der Kopplungseinrichtung 20 entweichen kann. In umgekehrter Richtung, kann aber Kraftstoff aus der Kopplungseinrichtung 20 über das Ventil 28 in den zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher 30 gelangen.
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Die Verbindungsleitung 27 steht über eine weitere Verbindungsleitung 31 unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils 32 mit dem Niederdruckeinspritzbereich 6 in Verbindung. Das Rückschlagventil 32 verhindert, dass Kraftstoff aus der Verbindungsleitung 27 beziehungsweise aus der Kopplungseinrichtung 20 in den Niederdruckeinspritzbereich 6 entweicht.
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Der Hydraulikhochdruckbereich 13 des Hydrauliksystems 12 steht über eine Verbindungsleitung 37 mit der Kopplungseinrichtung 20 in Verbindung. Der Hydraulikniederdruckbereich 16 des Hydrauliksystems 12 steht über eine Verbindungsleitung 38 mit der Kopplungseinrichtung 20 in Verbindung. In der Verbindungsleitung 37 ist ein Ventil 41 vorgesehen, das zum Beispiel als Schaltventil ausgeführt ist und ein unerwünschtes Rückströmen von Hydraulikmedium aus der Kopplungseinrichtung 20 in den Hydraulikhochdruckbereich 13 verhindert, wenn der Hydraulikdruck in den Hydraulikhochdruckbereich 13 absinkt.
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In der Verbindungsleitung 38 verhindert eine Drossel 44 ein ungedrosseltes Entweichen von Hydraulikmedium aus der Kopplungseinrichtung 20 in den Hydraulikniederdruckbereich 16. Anstelle der Drossel 44 kann auch ein gestrichelt angedeutetes Ventil 45 verwendet werden, das die Verbindung zwischen der Kopplungseinrichtung 20 und dem Hydraulikniederdruckbereich 16 bedarfsabhängig freigibt oder unterbricht.
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Wenn der Kraftstoffdruck in dem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher 30 unter ein definiertes Druckniveau absinkt, weil zum Beispiel die Kraftstoffhochdruckpumpe nicht mehr durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird, dann öffnet das Rückschlagventil 28 und Kraftstoff in dem Hydraulikzylinder 23 wird durch das hydraulische Trennelement 22 in Richtung Kraftstoffhochdruckspeicher 30 verdrängt. Dadurch können Leckagen im Betrieb des zentralen Kraftstoffhochdruckspeichers 30, der auch als Rail bezeichnet wird, ausgeglichen werden. Bei dem Kraftstoff handelt es sich vorzugsweise um Dieselkraftstoff.
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Wenn die Brennkraftmaschine zum Beispiel nach einer Stoppphase wieder gestartet wird und die Kraftstoffhochdruckpumpe antreibt, dann steigt der Druck in dem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher 30 wieder an. Dabei ermöglicht die Anbindung der Kopplungseinrichtung 20 an den Hydraulikniederdruckbereich 16, dass das hydraulische Trennelement 22 in dem Hydraulikzylinder 23 wieder zurückgestellt wird. In dem Hydraulkniederdruckbereich 16 herrscht zum Beispiel Umgebungsdruck oder Atmosphärendruck.
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Der Drosselquerschnitt der permanent geöffneten Drossel 44 in der Verbindungsleitung 38 sollte nicht zu klein gewählt werden, um ein schnelles Rückstellen des hydraulischen Trennelements 22 zu ermöglichen und die Verstopfungsanfälligkeit der Drossel 44 zu verringern. Die Drossel 44 verursacht jedoch eine permanente Verlustleckage. Durch das Ventil 45 kann die Verlustleckage vermieden werden. Die Rückstellkraft auf das hydraulische Trennelement 22 wird durch eine Druckdifferenz zwischen dem Hydraulikniederdruckbereich 16 und dem Niederdruckeinspritzbereich 6 erzeugt. Unterstützend kann auch noch eine Federkraft auf das hydraulische Trennelement 22 wirken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005027851 A1 [0002]
