DE10239429A1

DE10239429A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10239429A1
Application number: DE10239429A
Authority: DE
Inventors: Achim Koehler; Sascha Ambrock; Thomas Boehm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2004-03-11
Also published as: US20060016432A1; EP1537325B1; JP2005536680A; WO2004020816A1; EP1537325A1; US7128054B2

Abstract

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Hochdruckpumpe (14) auf, durch die Kraftstoff unter Hochdruck in einen Speicher (16) gefördert wird. Durch eine Förderpumpe (12) wird Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter (10) zur Hochdruckpumpe (14) gefördert. Durch eine zwischen der Förderpumpe (12) und der Hochdruckpumpe (14) angeordnete Kraftstoffzumesseinrichtung (44) wird der Zufluss von Kraftstoff zur Hochdruckpumpe (14) eingestellt. Von der Verbindung zwischen der Förderpumpe (12) und der Kraftstoffzumesseinrichtung (44) führt eine Bypassverbindung (56) zu einem Entlastungsbereich ab. Ein Zufluss von Kraftstoff von der Förderpumpe (12) zur Kraftstoffzumesseinrichtung (44) und/oder zur Bypassverbindung (56) erfolgt durch wenigstens einen Kanal (50) in einem Gehäuseteil (48) und im wenigstens einen Kanal (50) ist stromaufwärts vor der Kraftstoffzumesseinrichtung (44) und/oder der Bypassverbindung (56) wenigstens ein Kraftstofffilter (52, 60) angeordnet.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.

Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die DE 199 07 311 A1 bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Hochdruckpumpe auf, durch die Kraftstoff unter Hochdruck in einen Speicher gefördert wird. Durch eine Förderpumpe wird Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter zur Hochdruckpumpe gefördert. Weiterhin ist eine Kraftstoffzumesseinrichtung vorgesehen, die zwischen der Förderpumpe und der Hochdruckpumpe angeordnet ist. Die Kraftstoffzumesseinrichtung dient zur Einstellung des Kraftstoffzuflusses zur Hochdruckpumpe und damit der durch die Hochdruckpumpe in den Speicher geförderten Kraftstoffmenge abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine. Von der Verbindung zwischen der Förderpumpe und der Kraftstoffzumesseinrichtung führt eine Bypassverbindung zu einem Entlastungsbereich ab, die durch ein Druckventil gesteuert wird. Zwischen dem Kraftstoffvorratsbehälter und der Förderpumpe ist ein Kraftstofffilter angeordnet, durch das Verunreinigungen im aus dem Kraftstoffvorratsbehälter angesaugten Kraftstoff ausgefiltert werden, so daß diese nicht in die Kraftstoffzumesseinrichtung, die Hochdruckpumpe oder in die Bypassverbindung gelangen können. Wenn in der Verbindung zwischen der Förderpumpe und der Kraftstoffzumesseinrichtung, der Hochdruckpumpe oder der Bypassverbindung Verunreinigungen vorhanden sind, beispielsweise in Form von bei der Herstellung anfallenden Spänen oder Graten, so werden diese nicht ausgefiltert und können zu einem hohen Verschleiß und zum Ausfall der Kraftstoffzumesseinrichtung, der Hochdruckpumpe oder des Druckventils der Bypassverbindung führen.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch das Kraftstofffilter gezielt Verunreinigungen von der Kraftstoffzumesseinrichtung, der Hochdruckpumpe und/oder dem Druckventil der Bypassverbindung ferngehalten werden, auch wenn diese sich bereits in dem Gehäuseteil befinden In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Im Anspruch 2 ist eine einfache Ausbildung des Kraftstoffilters angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 4 werden mit einem einzigen Kraftstoffilter Verunreinigungen von der Kraftstoffzumesseinrichtung und vom Druckventil ferngehalten. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 4 wird verhindert, dass in den Antriebsbereich der Hochdruckpumpe Verunreinigungen gelangen können.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 2 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausschnittsweise gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, 3 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausschnittsweise gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und 4 ein Kraftstoffilter der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in vergrößerter Darstellung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine und weist einen oder mehrere Zylinder auf. Das Kraftfahrzeug weist einen Kraftstoffvorratsbehälter 10 auf, in dem Kraftstoff für den Betrieb der Brennkraftmaschine bevorratet ist. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Förderpumpe 12 auf, durch die Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 10 zu einer Hochdruckpumpe 14 gefördert wird. Die Hochdruckpumpe 14 fördert Kraftstoff in einen Speicher 16, der beispielsweise rohrförmig oder in beliebiger anderer Form ausgebildet sein kann. Vom Speicher 16 führen Leitungen 18 zu an den Zylindern der Brennkraftmaschine angeordneten Injektoren 20 ab. An den Injektoren 20 ist jeweils ein elektrisches Steuerventil 22 angeordnet, durch das eine Öffnung der Injektoren gesteuert wird, um so eine Kraftstoffeinspritzung durch den jeweiligen Injektor 20 zu bewirken oder eine Kraftstoffeinspritzung zu verhindern. Die Steuerventile 22 werden durch eine elektronische Steuereinrichtung 23 angesteuert, durch die in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, wie beispielsweise Drehzahl, Last, Temperatur und weiteren, der Zeitpunkt und die Dauer der Kraftstoffeinspritzung durch die Injektoren 20 bestimmt wird. Von den Injektoren 20 führt ein Rücklauf für nicht verbrauchten Kraftstoff zumindest mittelbar beispielsweise über eine für alle Injektoren gemeinsame Leitung 24 in den Kraftstoffvorratsbehälter 10 zurück. Vom Speicher 16 kann ebenfalls eine Leitung 26 zum Kraftstoffvorratsbehälter 10 zurückführen, in der ein Druckbegrenzungsventil 28 angeordnet ist, um zu verhindern, daß sich im Speicher 16 ein unzulässig hoher Druck aufbaut.
Die Hochdruckpumpe 14 wird mechanisch durch die Brennkraftmaschine und damit proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine angetrieben. Die Förderpumpe 12 weist bei den in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen einen elektromotorischen Antrieb auf und ist getrennt von der Hochdruckpumpe, beispielsweise innerhalb oder außerhalb des Kraftstoffvorratsbehälters 10 angeordnet.
Die Hochdruckpumpe 14 kann als Radialkolbenpumpe ausgebildet sein und weist mehrere, beispielsweise drei mit gleichmäßigem Winkelabstand voneinander angeordnete Pumpenelemente 30 auf, die jeweils einen durch einen Polygon 32 in Verbindung mit einer Exzenterwelle in einer Hubbewegung angetriebenen, in einer Zylinderbohrung 35 geführten Pumpenkolben 34 aufweisen, die jeweils einen Pumpenarbeitsraum 36 begrenzen. In den Verbindungen der Pumpenarbeitsräume 36 mit dem Speicher 16 ist jeweils ein zum Speicher 16 hin öffnendes Rückschlagventil als Auslassventil 38 angeordnet, durch das die Trennung zwischen den Pumpenarbeitsräumen 36 und dem Speicher 16 beim Saughub der Pumpenkolben 34 erfolgt. In den Verbindungen der Pumpenarbeitsräume 36 mit der Förderpumpe 12 ist jeweils ein zu den Pumpenarbeitsräumen 36 hin öffnendes Rückschlagventil als Einlassventil 39 angeordnet, durch das die Trennung zwischen den Pumpenarbeitsräumen 36 und der Förderpumpe 12 beim Förderhub der Pumpenkolben 34 erfolgt. Während eines jeweiligen Saughubs der Pumpenkolben 34, wenn diese sich radial nach innen bewegen, sind die Pumpenarbeitsräume 36 bei geöffneten Einlassventilen 39 mit dem Auslass der Förderpumpe 12 verbunden und werden mit Kraftstoff befällt, wobei die Pumpenarbeitsräume 36 durch die geschlossenen Auslassventile 38 vom Speicher 16 getrennt sind. Während eines jeweiligen Förderhubs der Pumpenkolben 34, wenn diese sich radial nach außen bewegen, sind die Pumpenarbeitsräume 36 bei geöffneten Auslassventilen 38 mit dem Speicher 16 verbunden und durch die geschlossenen Einlassventile 39 vom Auslass der Förderpumpe 12 getrennt.
Zwischen der Förderpumpe 12 und der Hochdruckpumpe 14 ist vorzugsweise ein Kraftstofffilter 40 angeordnet. Zwischen der Förderpumpe 12 und dem Kraftstoffvorratsbehälter 10 kann ein weiteres Kraftstoffilter angeordnet sein. Das Kraftstoffilter 42 kann beispielsweise als Grobfilter ausgebildet sein und das Kraftstoffilter 40 als Feinfilter, wobei das Feinfilter 40 zusätzlich einen Wasserabscheider aufweisen kann.
Zwischen der Förderpumpe 12 und der Hochdruckpumpe 14 ist eine Kraftstoffzumesseinrichtung 44 angeordnet. Die Kraftstoffzumesseinrichtung 44 weist ein durch einen elektrischen Aktor 45, beispielsweise einen Elektromagneten oder einen Piezoaktor, betätigtes Regelventil 46 auf, durch das der Durchfluss von der Förderpumpe 12 zur Hochdruckpumpe 14 kontinuierlich verstellbar ist. Die Kraftstoffzumesseinrichtung 44 wird ebenfalls durch die Steuereinrichtung 23 angesteuert, in der Weise, dass durch die Förderpumpe 12 eine Kraftstoffmenge der Hochdruckpumpe 14 zugeführt wird, die dann wiederum durch die Hochdruckpumpe 14 unter Hochdruck in den Speicher 16 gefördert wird, um im Speicher 16 einen vorgegebenen, von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine abhängigen Druck aufrechtzuerhalten. Es ist ein Drucksensor 29 vorgesehen, durch den der Druck im Speicher 16 erfasst wird und der mit der Steuereinrichtung 23 verbunden ist, so dass dieser ein Signal für den tatsächlichen Druck im Speicher 16 zugeführt wird und diese die Kraftstoffzumesseinrichtung 44 entsprechend ansteuern kann.
Die Kraftstoffzumesseinrichtung 44 ist an einem Gehäuseteil 48 angeordnet, das vorzugsweise ein Gehäuseteil, beispielsweise ein Deckel, der Hochdruckpumpe 14 ist. Ein Zulauf zur Kraftstoffzumesseinrichtung 44 von der Förderpumpe 12 her verläuft beispielsweise als wenigstens eine Bohrung 50 durch das Gehäuseteil 48. Stromaufwärts vor der Kraftstoffzumesseinrichtung 44 ist in der Bohrung 50 ein weiteres Kraftstoffilter 52 eingesetzt. Das Kraftstofffilter 52 ist beispielsweise wie in 4 dargestellt als Stabfilter ausgebildet, das langgestreckt ausgebildet ist, um eine große Oberfläche zu erzielen. Das Kraftstofffilter 52 weist ein fingerförmiges Filtersieb 53 auf, das an einem Ende geschlossen und am anderen Ende offen ist, und einen Stützkörper 54 mit radialen Stegen, der in die Bohrung 50 eingepresst ist, wobei zwischen dem Filtersieb 53 und der Bohrung 50 ein Abstand vorhanden ist. Der Kraftstoff tritt von der Förderpumpe 12 her durch das offene Ende in das Filtersieb 53 ein und tritt durch das Filtersieb 53 in Umfangsrichtung hindurch und strömt durch die Bohrung 50 weiter zur Kraftstoffzumeßeinrichtung 44. Wenn in der Bohrung 50 von der Bearbeitung des Gehäuseteils 48 her noch Verunreinigungen, beispielsweise in Form von Graten oder Metallspänen vorhanden sind, so werden diese durch das Kraftstoffilter 52 zurückgehalten, so daß diese nicht zur Kraftstoffzumesseinrichtung 44 gelangen und deren Funktion beeinträchtigen können. Das Filtersieb 53 weist vorzugsweise eine Maschenweite zwischen etwa 20 μm und 500 μm auf.
Von der Bohrung 50 kann stromaufwärts vor der Kraftstoffzumesseinrichtung 44 eine Bypassverbindung 56 zu einem Entlastungsbereich abführen, als der beispielsweise der Rücklauf 24 zum Kraftstoffvorratsbehälter 10 dienen kann. Die Bypassverbindung 56 ist durch eine Bohrung im Gehäuseteil 48 gebildet. Die Bypassverbindung 56 wird durch ein Druckventil 58 gesteuert, das die Bypassverbindung 56 bei Überschreiten eines vorgegebenen Drucks freigibt. Hierdurch wird der Druck zwischen der Förderpumpe 12 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 44 begrenzt, wenn durch die Kraftstoffzumesseinrichtung 44 kein oder nur ein geringer Kraftstoffzufluss zur Hochdruckpumpe 14 eingestellt wird, die Förderpumpe 12 jedoch weiterhin Kraftstoff fördert. Wie in 1 mit gestrichelten Linien dargestellt kann in der Bypassverbindung 56 stromaufwärts vor dem Druckventil 58 ein Kraftstofffilter 60 angeordnet sein. Dieses Kraftstofffilter 60 kann alternativ oder zusätzlich zum Kraftstofffilter 52 vor der Kraftstoffzumesseinrichtung 44 vorgesehen sein. Durch das Kraftstofffilter 60 werden Verunreinigungen vom Druckventil 58 ferngehalten, die ansonsten dessen Funktion beeinträchtigen könnten.
Von der Bypassverbindung 56 kann wie in 1 dargestellt stromaufwärts vor dem Druckventil 58 und stromabwärts nach dem Kraftstofffilter 60 eine Schmierverbindung 62 zum Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 14 abzweigen, der unter anderem durch die Exzenterwelle und das Polygon 32 gebildet ist. Über die Schmierverbindung 62 wird dem Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 14 Kraftstoff zu dessen Schmierung und Kühlung zugeführt. In der Schmierverbindung 62 ist vorzugsweise eine Drosselstelle 64 angeordnet, um den Durchfluss zu begrenzen. Vom Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 14 führen Verbindungen 65,66 zum Rücklauf 24 ab, durch die Kraftstoff aus dem Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 14 abfließen kann, wobei in den Verbindungen 65,66 jeweils eine Drosselstelle angeordnet sein kann. Durch das Kraftstofffilter 60 werden somit auch Verunreinigungen vom Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 14 ferngehalten, die dort zu Verschleiss und Beschädigung führen könnten.
In 2 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, das sich vom ersten Ausführungsbeispiel darin unterscheidet, dass nur ein Kraftstofffilter 152 vorgesehen ist, das in die Bohrung 150 eingesetzt ist stromaufwärts vor dem Abzweig der Bypassverbindung 56. Bei dieser Anordnung des Kraftstofffilters 152 können die Kraftstoffzumesseinrichtung 44, das Druckventil 58 und der Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 14 durch ein einziges Kraftstofffilter 152 vor Verunreinigungen geschützt werden.
In 3 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt, das sich vom ersten und zweiten Ausführungsbeispiel nur darin unterscheidet, dass anstelle der Förderpumpe 12 mit elektromotorischem Antrieb eine mechanisch angetriebene Förderpumpe 212 vorgesehen ist. Die Förderpumpe 212 kann dabei direkt an der Hochdruckpumpe 14 angeordnet sein und durch dieselbe Welle angetrieben werden wie die Hochdruckpumpe 14. Der Zulauf von Kraftstoff von der Förderpumpe 212 zur Kraftstoffzumesseinrichtung 44 erfolgt wie beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel durch eine Bohrung 250 in einem Gehäuseteil 248 der Hochdruckpumpe 14. von der Bohrung 250 kann die Bypassverbindung 256 abzweigen, die durch das Druckventil 258 gesteuert wird und von der Bypassverbindung 256 kann die Schmierverbindung 262 zum Antriebsbereich der Hochdruckpumpe 14 abzweigen. In der Schmierverbindung 260 kann außer der Drosselstelle 264 auch ein Druckventil 263 angeordnet sein, das die Schmierverbindung 262 erst bei Überschreiten eines vorgegebenen Drucks freigibt. Das Druckventil 263 kann auch beim ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehen werden. Stromabwärts nach der Förderpumpe 212 und stromaufwärts vor dem Abzweig der Bypassverbindung 256 ist in die Bohrung 250 ein Kraftstoffilter 252 eingesetzt, das gleich wie vorstehend beschrieben ausgebildet ist. Die Bypassverbindung 256 führt zur Saugseite der Förderpumpe 212 als Entlastungsbereich. Von der Bypassverbindung 256 führt eine Verbindung 257 zum Rücklauf 24 ab, in der eine Drosselstelle 259 angeordnet ist. Die Verbindung 257 ermöglicht eine Entlüftung zwischen der Förderpumpe 212 und der Kraftstoffzumesseinrichtung 44, wobei durch die Drosselstelle 259 der Durchfluss durch die Verbindung 257 begrenzt ist. Der Förderpumpe 212 kann eine Drosselstelle 213 vorgeordnet sein, um den Durchfluss zur Förderpumpe 212 zu begrenzen. Anstelle eines gemeinsamen Kraftstoffilters 252 wie in 3 dargestellt kann auch vor der Kraftstoffzumesseinrichtung 44 analog 1 und/oder in der Bypassverbindung 256 vor dem Druckventil 258 ein Kraftstofffilter 260 angeordnet werden.

Claims

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckpumpe (14), durch die Kraftstoff unter Hochdruck in einen Speicher (16) gefördert wird, mit einer Förderpumpe (12;212), durch die Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter (10) zur Hochdruckpumpe (14) gefördert wird, mit einer zwischen der Förderpumpe (12;212) und der Hochdruckpumpe (14) angeordneten Kraftstoffzumesseinrichtung (44) durch die der Zufluss von Kraftstoff zur Hochdruckpumpe (14) eingestellt wird, und mit einer von der Verbindung zwischen der Förderpumpe (12;212) und der Kraftstoffzumesseinrichtung (44) abführenden Bypassverbindung (56;256) zu einem Entlastungsbereich, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zufluß von Kraftstoff von der Förderpumpe (12;212) zur Kraftstoffzumesseinrichtung (44) und/oder zur Bypassverbindung (56;256) durch wenigstens einen Kanal (50;250) in einem Gehäuseteil (48;248) erfolgt und dass im wenigstens einen Kanal (50;250) stromaufwärts vor der Kraftstoffzumesseinrichtung (44) und/oder der Bypassverbindung (56;256) wenigstens ein Kraftstofffilter (52,60;152;252) angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstofffilter (52,60;152;252) als in den Kanal (50;250) eingesetztes Stabfilter ausgebildet ist.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstofffilter (52,60;152;252) als Siebfilter ausgebildet ist.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstofffilter (152) in einem sich stromabwärts nach dem Kraftstofffilter (152) zur Kraftstoffzumesseinrichtung (44) und zur Bypassverbindung (56) verzweigenden Kanal (150) angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass von der Bypassverbindung (56;256) stromaufwärts vor dem Druckventil (58;258) eine Schmierverbindung (62;262) zu einem Antriebsbereich (32) .der Hochdruckpumpe (14) abzweigt und dass das Kraftstofffilter (60;152;252) stromaufwärts vor dem Abzweig der Schmierverbindung (62;262) angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (48;248) eine Gehäuseteil der Hochdruckpumpe (14), insbesondere ein Deckelteil der Hochdruckpumpe (14) ist.