DE102011079665A1

DE102011079665A1 - Common-Rail-Einspritzsystem

Info

Publication number: DE102011079665A1
Application number: DE201110079665
Authority: DE
Inventors: Francesco Lucarelli; Thomas Koenig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2013-01-24

Abstract

Eine Pumpvorrichtung 41 für ein Common-Rail-Einspritzsystem 30 umfasst eine Hochdruckpumpe 40, die Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich 34 in einen Hochdruckbereich 32 des Common-Rail-Einspritzsystem fördert, und ein Entlüftungsventil 10 das mit dem Hochdruckbereich 32 verbunden ist, wobei das Entlüftungsventil 10 derart ausgeführt ist, dass es geöffnet ist, wenn ein Druck im Hochdruckbereich 32 niedriger als ein vordefinierten Druck ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft Common-Rail-Einspritzsysteme. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Pumpvorrichtung für ein Common-Rail-Einspritzsystem.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Common-Rail-Einspritzsystem, das auch Speichereinspritzsystem genannt wird, ist ein Einspritzsystem für einen Verbrennungsmotor, bei dem eine Hochdruckpumpe den Kraftstoff auf ein hohes Druckniveau fördert. Der unter Druck stehende Kraftstoff füllt ein Rohrleitungssystem, d.h. einen Speicher bzw. Common-Rail, das beim Betrieb des Motors ständig unter Druck steht. Mit dem Rohrleitungssystem sind Injektoren verbunden, über die der unter Hochdruck stehende Kraftstoff dann in den Verbrennungsmotor gespritzt wird.
Bei Inbetriebnahme und nach Tankleerfahrt mit einem Common-Rail-Einspritzsystem ist es möglich, dass der oder die Hochdruckzylinder der Hochdruckpumpe mit Luft gefüllt ist/sind. Die Entlüftung kann in der Regel nur über das Common-Rail erfolgen. Ist im Common-Rail schon ein Raildruck vorhanden, kann jedoch die Luft unter Umständen nicht ins Common-Rail gefördert werden. Somit muss in diesem Fall die Luft über die Kolben-Zylinder-Leckage abgebaut werden und dies kann relativ lange Zeit dauern. Das kann bei einer Pumpe mit nur einem Pumpenzylinder bedeuten, dass der Motor nicht startet. Bei einer Pumpe mit zwei Pumpenzylindern kann es bedeuten, dass der Motor nicht die volle Leistung erreicht.
Bei normalem Fahrzeugbetrieb kann es außerdem vorkommen, dass Luft in den Niederdruckkreislauf gesaugt wird aus dem die Hochdruckpumpe den Kraftstoff fördert, beispielsweise durch Undichtheit im Niederdruckkreislauf. Wenn die Luft in den oder die Pumpenzlinder gesaugt wird, kann auch dies zum Abfall der Förderleistung der Pumpe führen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Entlüftung des Pumpenelementraums bei anliegendem Raildruck sicherzustellen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung für ein Common-Rail-Einspritzsystem.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Pumpvorrichtung eine Hochdruckpumpe, die dazu ausgeführt ist, Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckbereich des Common-Rail-Einspritzsystem zu fördern und ein Entlüftungsventil, das mit dem Hochdruckbereich verbunden ist, wobei das Entlüftungsventil derart ausgeführt ist, dass es geöffnet ist, wenn ein Druck im Hochdruckbereich niedriger als ein vordefinierten Druck ist.
In den Pumpenelementraum oder vor ein Rückschlagventil, das zwischen das Common-Rail und die Hochdruckpumpe geschaltet ist, wird ein Entlüftungsventil integriert, das dazu in der Lage ist, den Hochdruckbereich und insbesondere den Pumpenelementraum zu entlüften. Fängt die Pumpe an, Luft zu fördern, befindet sich der Druck in der Regel unterhalb des vordefinierten Drucks, das Ventil ist offen oder öffnet sich und die Luft kann den Pumpenelementraum bzw. den Hochdruckbereich über das Entlüftungsventil verlassen.
Dadurch kann der Pumpenelementraum auch entlüftet werden, wenn das Common-Rail bereits unter Druck steht. Damit kann der Start des Motor nach Erstbefüllung und Tankleerfahrt beschleunigt werden. Lange Startvorgänge können vermieden werden. Nach dem Service des Fahrzeugs, das das Common-Rail-System umfasst, (beispielsweise nach einem Filterwechsel) kann das Common-Rail-System schnell entlüftet werden. Eine Entlüftung des Pumpenelementraums kann auch im Normalbetrieb gewährleistet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Entlüftungsventil derart ausgeführt, dass es geschlossen ist, wenn der Druck höher als der vordefinierte Druck ist. Fördert die Pumpe beispielsweise Kraftstoff wird der vordefinierte Druck sehr schnell überschritten und das Entlüftungsventil schließt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der vordefinierte Druck der durch die Bauart der Hochdruckpumpe bedingte maximal mögliche Luftdruck in der Hochdruckpumpe. Das Entlüftungsventil kann so ausgelegt sein, dass es bis zu einem Druckniveau gleich dem maximal möglichen Luftdruck im Pumpenelementraum geöffnet ist. Der maximale Luftdruck im Pumpenelementraum kann abhängig vom Pumpenhubvolumen im Verhältnis zum Totvolumen sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Entlüftungsventil einen Kolben mit einem Durchlass. Der Durchlass stellt in einer ersten Stellung des Kolbens eine Verbindung mit dem Hochdruckbereich her und schließt in einer zweiten Stellung den Hochdruckbereich ab.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Kolben dazu ausgeführt, durch den Druck im Hochdruckbereich von der ersten in die zweite Stellung geschoben zu werden. Das Entlüftungsventil kann dabei eine Feder umfassen, die dazu ausgeführt ist, dem Druck im Hochdruckbereich entgegenzuwirken und den Kolben von der zweiten in die erste Stellung zu schieben. Fördert die Pumpe Kraftstoff, steigt der Druck im Hochdruckbereich an und schließt gegen die Federkraft.
Die Bewegung des Ventilkolbens kann durch den Druck im Pumpenelementraum bzw. im Hochdruckbereich auf der einen Kolbenseite und die Summe der Federkraft und einem Rücklaufdruck auf der anderen Kolbenseite gesteuert werden. Wenn der Druckunterschied zwischen den Kolbenflächen eine größere Kraft als die Federkraft erzeugt, schließt das Entlüftungsventil.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Pumpvorrichtung weiter ein Drosselventil, das zwischen das Entlüftungsventil und den Hochdruckbereich geschaltet ist. Vor dem Eingang des Entlüftungsventils kann eine Drossel integriert sein, durch die nur ein minimaler Kraftstoffvolumenstrom fließen kann. Dies kann Liefergradverluste der Hochdruckpumpe im Betrieb (während des Elementdruckaufbaus bevor das Entlüftungsventil schließt) und ein Saugen der Hochdruckpumpe über das Entlüftungsventil verhindern.
Die Luft, die über das Entlüftungsventil entweicht, kann dem Rücklauf der Hochdruckpumpe zugeführt werden. Dazu kann das Entlüftungsventil zwischen den Hochdruckbereich und den Niederdruckbereich geschaltet sein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Common-Rail-Einspritzsystem mit einer Pumpvorrichtung so wie sie obenstehend und untenstehend beschrieben ist.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt schematisch ein Entlüftungsventil gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt schematisch ein Common-Rail-System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
DETAILIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt ein Entlüftungsventil 10 das an seiner einen Seite über eine Leitung 12 mit dem Pumpelementraum einer Hochdruckpumpe und an seiner anderen Seite mit über eine Leitung 14 mit dem Rücklauf der Hochdruckpumpe verbunden ist. Das Entlüftungsventil ist in einer geöffneten Stellung dargestellt.
Das Entlüftungsventil 10 umfasst einen Ventilkolben 16 in einem Ventilzylinder 18. Der Ventilkolben 16 umfasst eine umlaufende Nut 20, durch die zwischen dem Kolben 16 und dem Zylinder 18 ein Durchlass 20 gebildet ist. In der in der 1 gezeigt ersten Stellung ist das Entlüftungsventil 10 offen und der Durchlass 20 verbindet die Leitungen 12, 14. Im Zylinder 18 ist eine Feder 22 angeordnet, die den Kolben 16 in der ersten Stellung hält, sofern der Druckunterschied zwischen den Leitungen 12 und 14 eine Kraft auf den Kolben 16 erzeugt, die kleiner ist, als die Federkraft der Feder 22.
Eine Leitung 24 verbindet die Leitung 12 derart mit dem Zylinder 18, dass eine erste Kolbenfläche mit dem Druck aus der Leitung 12 beaufschlagt wird. Eine Leitung 26 verbindet die Leitung 14 derart mit dem Zylinder 18, dass eine zweite Kolbenfläche mit dem Druck aus der Leitung 14 beaufschlagt wird.
Übersteigt die Kraft durch den Druckunterschied in den Leitungen 12, 14 die Federkraft, wird der Kolben aus der ersten Stellung in eine zweite Stellung ausgelenkt, in der der Durchlass 20 nicht mehr mit den Leitungen 12, 14 in Verbindung steht und das Entlüftungsventil 10 schließt sich.
In der Leitung 12 nach dem Verbindungspunkt der Leitung 24 ist vor dem Zylinder 18 des Entlüftungsventils 10 eine Drossel 28 angeordnet, die den Kraftstoffzufluss aus der Leitung 12 begrenzt.
Die 2 zeigt ein Common-Rail-System 30 mit einem Hochdruckbereich 32 und einem Niederdruckbereich 34. Im Hochdruckbereich 32 ist ein Common-Rail 36 mit dem Pumpenelementraum 38 einer Hochdruckpumpe 40 verbunden. Im Niederdruckbereich 34 befindet sich Überdruckventil 42 und ein Druckregelventil 44, die über eine Leitung 46 mit dem Pumpenelementraum 38 verbunden sind.
In die Leitung 46 ist über einen Kraftstofffilter 48 mit Kraftstoffheizer ein Tankmodul 50 angeschlossen. Das Tankmodul 50 umfasst EKP, Vorfilter und Jetpumpe.
Die Hochdruckpumpe 40 erzeugt im Pumpenelementraum 38 einen hohen Druck und fördert auf diese Weise Kraftstoff aus den Niederdruckbereich 34 in den Hochdruckbereich 32.
Die Pumpenvorrichtung 41 des Common-Rail-Systems 30 umfasst neben der Hochdruckpumpe 40 auch noch ein Entlüftungsventil 10. Das Entlüftungsventil 10 ist über die Leitung 12 mit dem Hochdruckbereich 32 und insbesondere mit dem Pumpenelementraum 38 verbunden. Auf der anderen Seite ist das Entlüftungsventil 10 über die Leitung 24 mit dem Rücklauf 52 im Niederdruckbereich 34 verbunden. Über den Rücklauf 52 kann Kraftstoff über das Überlaufventil 42 in die Leitung 46 zurückgeführt werden.
In der 2 ist darüber hinaus ein Rückschlagventil 54 dargestellt, über das der Rückfluss aus den Injektoren in das Tankmodul 20 erfolgt.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Pumpvorrichtung (41) für ein Common-Rail-Einspritzsystem (30), umfassend: eine Hochdruckpumpe (40), die dazu ausgeführt ist, Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich (34) in einen Hochdruckbereich (32) des Common-Rail-Einspritzsystem zu fördern, gekennzeichnet durch ein Entlüftungsventil (10), das mit dem Hochdruckbereich (32) verbunden ist, wobei das Entlüftungsventil (10) derart ausgeführt ist, dass es geöffnet ist, wenn ein Druck im Hochdruckbereich (32) niedriger als ein vordefinierten Druck ist.
Pumpvorrichtung (41) nach Anspruch 1, wobei das Entlüftungsventil (10) derart ausgeführt ist, dass es geschlossen ist, wenn der Druck höher als der vordefinierte Druck ist.
Pumpvorrichtung (41) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der vordefinierte Druck der durch die Bauart der Hochdruckpumpe (40) bedingte maximal mögliche Luftdruck in der Hochdruckpumpe ist.
Pumpvorrichtung (41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Entlüftungsventil (10) einen Kolben (16) mit einem Durchlass (20) umfasst, wobei der Durchlass (20) in einer ersten Stellung des Kolbens eine Verbindung mit dem Hochdruckbereich (32) herstellt und in einer zweiten Stellung den Hochdruckbereich (32) abschließt.
Pumpvorrichtung (41) nach Anspruch 4, wobei der Kolben (16) dazu ausgeführt ist, durch den Druck im Hochdruckbereich (34) von der ersten in die zweite Stellung geschoben zu werden, wobei das Entlüftungsventil (10) eine Feder (22) umfasst, die dazu ausgeführt ist, dem Druck im Hochdruckbereich (34) entgegenzuwirken und den Kolben (16) von der zweiten in die erste Stellung zu schieben.
Pumpvorrichtung (41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: ein Drosselventil (28), das zwischen dem Entlüftungsventil (10) und dem Hochdruckbereich (34) angeordnet ist.
Common-Rail-Einspritzsystem (30) mit einer Pumpvorrichtung (41) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.