DE19653339A1 - Pumpenanordnung zur Förderung von Kraftstoff - Google Patents
Pumpenanordnung zur Förderung von KraftstoffInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung zur Förderung von
Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter zu einer Brennkraftmaschine
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Anordnung ist aus der DE 44 01 074 A1 bekannt.
Diese Anordnung wird in einem Einspritzsystem für die Zufuhr von
Kraftstoff zu der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
verwendet. Zu dem Einspritzsystem gehören außer einer Nieder
druckspeisepumpe und einer Hochdruckpumpe noch mehrere elektro
magnetisch betätigte Einspritzdüsen sowie weitere hydraulische
Komponenten. Die Niederdruckspeisepumpe fördert Kraftstoff aus
einem Vorratsbehälter zu der Hochdruckpumpe. Die Niederdruck
speisepumpe wird von einem Elektromotor angetrieben. Sie ist
zusammen mit dem Elektromotor als Baueinheit innerhalb des
Vorratsbehälters für den Kraftstoff angeordnet. Die Hochdruck
pumpe wird von der Brennkraftmaschine angetrieben. Zwischen der
Niederdruckspeisepumpe und der Hochdruckpumpe ist ein Wegeventil
angeordnet. Das Wegeventil sperrt die Verbindung zwischen der
Niederdruckspeisepumpe und der Hochdruckpumpe ab, wenn der Druck
im Zulauf des Wegeventils einen Mindestwert unterschreitet, und
verhindert dadurch Folgeschäden. Das Wegeventil besitzt ein
Ventilglied, das in einer Ventilbohrung eines Gehäuses geführt
und von dem Druck des von der Niederdruckspeisepumpe geförderten
Kraftstoffes gegen die Kraft einer Feder axial auslenkbar ist.
Wenn der Druck des das Ventilglied beaufschlagenden Kraftstoffes
einen Mindestwert überschreitet, gibt das Ventilglied einen
Kanal frei, der zu der Niederdruckseite der Hochdruckpumpe
führt. Befindet sich die Ventilbohrung nicht in einem eigenen
Gehäuse sondern mit in dem Gehäuse der Hochdruckpumpe, kann die
Verbindung zwischen dem Wegeventil und der Niederdruckseite der
Hochdruckpumpe über eine in dem Gehäuse der Hochdruckpumpe ver
laufende Bohrung erfolgen, so daß keine gesonderte Kraftstoff
leitung zwischen dem Wegeventil und der Hochdruckpumpe erforder
lich ist.
Die Niederdruckspeisepumpe einer derartigen Pumpenanordnung ist
Bestandteil einer in sich geschlossenen Baueinheit, die außer
der Niederdruckspeisepumpe, einen diese antreibenden Elektro
motor und ein Druckbegrenzungsventil enthält. Der Ansprechdruck
des Druckbegrenzungsventil ist werksseitig auf einen festen Wert
eingestellt, der in der Regel nicht individuell einstellbar ist.
Dieser Wert stimmt nicht zwangsläufig mit dem optimalen Druck im
Zulauf der Hochdruckpumpe überein. Damit das Druckbegrenzungs
ventil auch bei Exemplarstreuungen nicht zu früh anspricht, muß
der Ansprechdruck des Druckbegrenzungsventils größer als der
optimale Druck im Zulauf der Hochdruckpumpe gewählt werden. Bei
der Wahl des Ansprechdruckes des Druckbegrenzungsventils sind
auch Strömungswiderstände zwischen dem Ausgangsanschluß der
Niederdruckspeisepumpe und dem Zulauf der Hochdruckpumpe zu
berücksichtigen. Der Ansprechdruck des Druckbegrenzungsventils
muß daher um den Druckabfall an dem Strömungswiderstand zwischen
dem Ausgangsanschluß der Niederdruckspeisepumpe und dem Zulauf
der Hochdruckpumpe größer sein als der im Zulauf der Hochdruck
pumpe erforderliche Druck. Ein derartiger Druckabfall wird z. B.
von einem Kraftstoffilter im Zulauf der Hochdruckpumpe verur
sacht. Bei dem von einem Kraftstoffilter verursachten Druck
abfall handelt es sich um einen veränderlichen Druckabfall, der
von dem Verschmutzungsgrad des Kraftstoffilters abhängig ist.
Der Druckabfall an dem Kraftstoffilter steigt z. B. von ca.
0,05 bar bei einem neuen Kraftstoffilter auf ca. 0,8 bar bei
maximal zulässiger Verschmutzung. Geht man von einem optimalen
Druck im Zulauf der Hochdruckpumpe von 0,5 bar aus, darf der
Ansprechdruck des Druckbegrenzungsventils nicht unter 1,3 bar
liegen, damit sich im Zulauf der Hochdruckpumpe auch bei maximal
zulässiger Verschmutzung des Kraftstoffilters noch der optimale
Druck einstellen kann. Der Ansprechdruck des Druckbegrenzungs
ventils der Niederdruckspeisepumpe muß daher entsprechend groß
gewählt werden. Andererseits kommt der Extremfall des maximal
zulässigen Verschmutzungsgrades des Kraftstoffilters aber nur
sehr selten vor. Üblicherweise wird der Kraftstoffilter bereits
im Rahmen einer Wartung des Kraftfahrzeuges gewechselt, also
schon zu einem Zeitpunkt, an dem der Kraftstoffilter den maximal
zulässigen Verschmutzungsgrad noch gar nicht erreicht hat. Das
bedeutet, daß der Druck am Ausgangsanschluß der Niederdruck
speisepumpe die meiste Zeit größer als erforderlich ist. Damit
ist aber auch die Stromaufnahme des Elektromotors die meiste
Zeit größer als erforderlich. Da die Stromaufnahme des Elektro
motors praktisch proportional mit dem Druck am Ausgangsanschluß
der Niederdruckspeisepumpe ansteigt, verdoppelt sich die
Stromaufnahme bei einer Verdopplung des Drucks am Ausgangs
anschluß der Niederdruckspeisepumpe. Berücksichtigt man, daß
sowohl der Generator des Kraftfahrzeugs, der den Elektromotor
der Niederdruckspeisepumpe mit elektrischem Strom versorgt, als
auch die Brennkraftmaschine, die den Generator mit antreibt,
jeweils einen Wirkungsgrad von ungefähr 30% besitzen, führt ein
zu hoher Druck am Ausgangsanschluß der Niederdruckspeisepumpe zu
einer unnötigen Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpenanordnung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch bei einem
veränderlichen Strömungswiderstand zwischen der Niederdruck
speisepumpe und dem Wegeventil im Zulauf der Hochdruckpumpe eine
unnötige Energieaufnahme des Elektromotors und damit einen
unnötigen Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten
Merkmale gelöst. Das im Zulauf der Hochdruckpumpe angeordnete
Druckbegrenzungsventil begrenzt den Druck auf der Niederdruck
seite der Hochdruckpumpe auf einen für den Betrieb der Hoch
druckpumpe optimalen Wert. Sie erlaubt damit eine pumpen
spezifische Begrenzung des Druckes auf der Niederdruckseite der
Hochdruckpumpe. Der Druck am Ausgangsanschluß der Niederdruck
speisepumpe stellt sich entsprechend der Größe des Strömungs
widerstandes zwischen der Niederdruckspeisepumpe und der Hoch
druckpumpe ein. Der die Niederdruckspeisepumpe antreibende Motor
nimmt somit nur so viel elektrische Energie auf, wie für die
Aufrechterhaltung des optimalen Druckes auf der Niederdruckseite
der Hochdruckpumpe erforderlich ist. Durch die verringerte
Energieaufnahme des Elektromotors verringert sich auch die von
dem Elektromotor an den Kraftstoff abgegebene Wärme.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen gekennzeichnet. Das Druckbegrenzungsventil im Zulauf
der Hochdruckpumpe läßt sich auf einfache Weise in das Wege
ventil integrieren, das die Verbindung zwischen der Niederdruck
speisepumpe und der Hochdruckpumpe unterbricht, wenn der Druck
im Zulauf der Hochdruckpumpe einen Mindestwert unterschreitet.
Der Strömungswiderstand des Wegeventils ist am kleinsten, wenn
die Druckbegrenzung erst dann wirksam wird, wenn das Ventilglied
die Mündung des zu der Niederdruckseite der Hochdruckpumpe
führenden Kanals schon vollständig freigegeben hat. Eine weitere
Verringerung des Strömungswiderstandes des Wegeventils läßt sich
erreichen, wenn der Kraftstoff in Richtung der Ventilbohrung in
das Wegeventil fließt. Ein gesondertes Gehäuse für das Wege
ventil ist nicht erforderlich, wenn die Ventilbohrung für das
Ventilglied des Wegeventils in dem Gehäuse der Hochdruckpumpe
angeordnet ist. In diesem Fall ist es möglich, die Verbindung
von dem Wegeventil zu der Niederdruckseite der Hochdruckpumpe
durch eine Bohrung in dem Gehäuse der Hochdruckpumpe zu
realisieren, ohne daß eine Verbindungsleitung außerhalb des
Gehäuses erforderlich ist. Eine gesonderte Leitung für den beim
Ansprechen des Druckbegrenzungsventils zum Vorratsbehälter
zurückfließenden Kraftstoff von dem in das Wegeventil
integrierten Druckbegrenzungsventil zu dem Vorratsbehälter für
den Kraftstoff ist nicht erforderlich, wenn von dem Druck
begrenzungsventil eine Bohrung in dem Gehäuse der Hochdruckpumpe
zu dem Stutzen geführt ist, über den der Kraftstoffrückfluß von
der Hochdruckpumpe zum Vorratsbehälter erfolgt. Ein Kraftstoff
filter zwischen dem Ausgangsanschluß der Niederdruckspeisepumpe
und dem Wegeventil verhindert das Eindringen von Schmutzpar
tikeln in die Hochdruckpumpe. Obwohl das Druckbegrenzungsventil
im Zulauf des Wegeventils bereits für eine betriebsmäßige
Druckbegrenzung sorgt, erhöht ein zusätzliches Druckbegrenzungs
ventil für den Ausgangsdruck der Niederdruckspeisepumpe die
Sicherheit. Der Ansprechdruck dieses Druckbegrenzungsventils ist
auf einen Wert einzustellen, der größer als der größte betriebs
mäßig auftretende Ausgangsdruck der Niederdruckspeisepumpe ist.
Da das Druckbegrenzungsventil der Niederdruckspeisepumpe nur
noch eine Sicherheitsfunktion besitzt, spricht es nicht ständig
sondern nur in Ausnahmefällen an. Die Erwärmung des Kraftstoffes
im Vorratsbehälter durch die beim Ansprechen des zusätzlichen
Druckbegrenzungsventils erzeugte Wärme ist daher nur sehr
gering. Wird der Ansprechdruck des zusätzlichen Druckbegren
zungsventils auf die Summe aus dem optimalen Druck des Kraft
stoffes im Zulauf der Hochdruckpumpe und dem maximal zulässigen
Druckabfall an dem Kraftstoffilter eingestellt, erfolgt bei
einer Verschmutzung des Kraftstoffilters, die den maximal
zulässigen Wert wesentlich überschreitet, eine Abschaltung der
Kraftstoffversorgung, da in diesem Fall der Druck des Kraft
stoffes im Zulauf des Wegeventils so niedrig ist, daß das
Wegeventil die Verbindung von dem Wegeventil zur Niederdruck
seite der Hochdruckpumpe schließt.
Die Erfindung wird im folgenden mit ihren weiteren Einzelheiten
anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine aus Niederdruckspeisepumpe und Hoch
druckpumpe bestehende Pumpenanordnung zur Förderung von Kraft
stoff aus einem Vorratsbehälter zu einer Brennkraftmaschine, die
ein Kraftfahrzeug antreibt, gemäß der Erfindung.
Eine Niederdruckspeisepumpe 10, ein Elektromotor 11 und ein
Druckbegrenzungsventil 12 bilden eine geschlossene Baueinheit
13. Die Baueinheit 13 befindet sich innerhalb eines Kraftstoff
vorratsbehälters 14 des Kraftfahrzeugs. Der Elektromotor 11 wird
von dem elektrischen Bordnetz des Kraftfahrzeugs, d. h. von der
von der Brennkraftmaschine mechanisch angetriebenen Licht
maschine oder von der elektrischen Batterie des Kraftfahrzeugs,
mit elektrischem Strom versorgt. Der Elektromotor 11 treibt die
Niederdruckspeisepumpe 10 an. Die Niederdruckspeisepumpe 10
saugt aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 14 Kraftstoff und
fördert ihn über eine Leitung 15, einen Kraftstoffilter 16 sowie
eine weitere Leitung 17 zu einem Anschlußstutzen 18 einer als
Radialkolbenpumpe ausgebildeten Hochdruckpumpe 19. Der Anschluß
stutzen 18 bildet den Zulauf der Hochdruckpumpe 19.
Der Ausgangsdruck der Niederdruckspeisepumpe 10 ist mit p1
bezeichnet. Er wird von dem Druckbegrenzungsventil 12 begrenzt,
dessen Ansprechdruck im folgenden mit p1max bezeichnet ist. Der
Druck im Zulauf der Hochdruckpumpe 19 ist mit p2 bezeichnet. Der
Druckabfall an dem Kraftstoffilter 16 ist mit ΔpF bezeichnet.
Der Druck im Zulauf der Hochdruckpumpe 19 ergibt sich zu
p2 = p1-ΔpF.
Die Hochdruckpumpe 19 ist unmittelbar an der Brennkraftmaschine
angeordnet und wird von dieser über eine Pumpenwelle 28 ange
trieben. Von der Pumpenwelle 28 ist in der Zeichnung nur das mit
der Hochdruckpumpe 19 verbundene Ende dargestellt. Ein zentraler
topfartiger Innenraum 23 der Hochdruckpumpe 19 ist durch einen
Stopfen 24 verschlossen. Die Pumpenwelle 28 ist in einer Bohrung
25 des Stopfens 24 und in einem sich in den Innenraum 23 des
Pumpengehäuses 20 öffnenden Sackloches 27 gelagert. Die
Lagerabschnitte sind mit 29 und 30 bezeichnet. Die Hochdruck
pumpe 19 besitzt drei im Winkelabstand von 120° sternförmig in
einem Pumpengehäuse 20 angeordnete Zylinder 21. Die Mittelachsen
der Zylinder 21 sind mit dem Bezugszeichen 22 versehen. In der
Zeichnung ist nur einer der drei Zylinder 21 dargestellt. Jeder
Zylinder 21 besitzt eine zentral zu der Mittelachse 22 verlau
fende Zylinderbohrung 41, in der ein Pumpenkolben 42 paßgenau
geführt ist. Der Pumpenkolben 42 ist an einem Gleitschuh 43
gehalten, der auf einer Abflachung 40 eines Hubringes 39 auf
liegt. Der Gleitschuh 43 stützt sich über eine Feder 44 gegen
den Zylinder 21 ab. Wenn sich die Pumpenwelle 28 dreht, bewegt
ein Exzenterabschnitt 35, dessen Achse 36 um das Exzentrizitäts
maß E zur Achse 37 der Pumpenwelle 28 versetzt ist, den Pumpen
kolben 42 axial in der Zylinderbohrung 41. Durch die Axial
bewegung des Pumpenkolbens 42 wird Kraftstoff von einem Kanal 54
in einen Verdrängerraum 45 im Zylinder 21 und von diesem in
einen Kanal 59 gefördert. Dabei wird der Druck des Kraftstoffes
in dem Kanal 59 gegenüber dem Druck des Kraftstoffes in dem
Kanal 54 erhöht. Um diesen Vorgang zu steuern, sind für jeden
Zylinder 21 ein Saugventil 50 und ein Druckventil 51 vorgesehen,
die beide nach der Art einen Rückschlagventils arbeiten. Die
Ventilsitze der Ventile 50 und 51 sind an einer Ventilplatte 52
ausgebildet, die zwischen einer dem Zylinder 21 zugewandten
Innenseite eines Zylinderkopfes 53 und der dem Zylinderkopf 53
zugewandten Rückseite des Zylinders 21 eingespannt ist.
Der Anschlußstutzen 18 ist in einer Bohrung 58 in dem Gehäuse 20
der Hochdruckpumpe 19 gehalten. Er dient gleichzeitig als
Anschlag für einen Steuerkolben 72, der als Ventilglied eines
Wegeventils 71 dient. Der Steuerkolben 72 ist in der Bohrung 58
geführt. Das Gehäuse 20 der Hochdruckpumpe 19 ist also gleich
zeitig das Gehäuse des Wegeventils 71. Zwischen einer gehäuse
festen Abstützplatte 70 und dem Steuerkolben 72 ist eine
Schraubendruckfeder 73 in einer Axialbohrung 75 des Steuer
kolbens 72 angeordnet, die den Steuerkolben 72 im unbelasteten
Zustand gegen den durch den Anschlußstutzen 18 gebildeten
Anschlag drückt. Der Steuerkolben 72 ist stirnseitig mit einer
Drosselstelle 76 versehen. Die Drosselstelle 76 und eine Axial
bohrung 74 in der Abstützplatte 70 stellen eine Verbindung
zwischen dem Anschlußstutzen 18 und dem Innenraum 23 der Hoch
druckpumpe her. Der Druck im Innenraum 23 der Hochdruckpumpe 19
ist geringfügig größer als der Druck im Vorratsbehälter 14.
Solange dem Anschlußstutzen 18 Kraftstoff zugeführt wird, fließt
daher Kraftstoff über die Drosselstelle 76 in den Innenraum 23
und von dort über einen Kanal 77 zu einem Stutzen 64, der über
eine Rücklaufleitung 65 mit dem Vorratsbehälter 14 verbunden
ist. Die Fördermenge der Niederdruckpumpe 10 ist so bemessen,
daß auch dann, wenn die Pumpenkolben 21 die maximale Kraftstoff
menge fördern, ein ständiger Kraftstofffluß über den Innenraum 23
erfolgt. Dieser Kraftstofffluß dient insbesondere zur Schmierung
der Hochdruckpumpe 19 und zur Abführung von Wärme aus dem
Gehäuse 20 der Hochdruckpumpe 19.
Übersteigt der Druck p2 im Anschlußstutzen 18 einen Mindestwert
von z. B. p2min = 0,2 bar, überwiegt die auf die Stirnseite des
Steuerkolbens 72 ausgeübte Kraft die in entgegengesetzter
Richtung wirkende Kraft der Schraubendruckfeder 73, und der
Steuerkolben 72 gibt die Mündung eines bei kleineren Druckwerten
geschlossenen Kanals 57a frei. Von dem Anschlußstutzen 18 fließt
jetzt Kraftstoff über den Kanal 57a, einen Kanal 57b, eine Ring
nut 56 und einen Kanal 55 zu dem Kanal 54. Diese Kanäle und die
Ringnut 56 bilden zusammen mit dem Anschlußstutzen 18 die
Niederdruckseite der Hochdruckpumpe 19.
Der Kanal 59, ein Kanal 60 sowie ein Druckanschluß 62 bilden
zusammen mit einer zentralen axialen Ausnehmung 61 in dem
Gehäuse 20 die Hochdruckseite der Hochdruckpumpe 19. Der Druck
am Hochdruckanschluß 62 ist mit p3 bezeichnet. An den Druck
anschluß 62 sind in der Zeichnung nicht dargestellte elektro
magnetisch betätigte Einspritzdüsen angeschlossen. Von der
Brennkraftmaschine nicht benötigter Kraftstoff strömt über ein
in die zentrale axiale Ausnehmung 61 eingesetztes Druckbegren
zungsventil 63 zu dem Stutzen 64 und über die Rücklaufleitung 65
zurück zu dem Vorratsbehälter 14. Der Ansprechdruck des Druck
begrenzungsventils 63 ist elektromagnetisch einstellbar.
Steigt der Druck p2 im Anschlußstutzen 18 von dem Mindestwert
p2min auf einen für den Betrieb der Hochdruckpumpe 19 optimalen
Wert von z. B. p2opt = 0,5 bar, öffnet der Steuerkolben die
Mündung des Kanals 57a weiter, bis die Mündung beim Erreichen
des optimalen Wertes von p2 vollständig freigegeben ist. Bei
vollständiger Freigabe der Mündung des Kanals 57a ist der
Strömungswiderstand zwischen dem Anschlußstutzen 18 und dem
Kanal 57a am kleinsten. Steigt der Druck p2 im Anschlußstutzen
18 nach Erreichen des optimalen Wertes weiter an, gibt der
Steuerkolben 72 zusätzlich die Mündung eines Kanals 81a in dem
Gehäuse 20 der Hochdruckpumpe 19 frei. Der Kanal 81a ist über
einen Kanal 81b und weitere Kanäle 82 und 83 mit der Nieder
druckseite des Druckbegrenzungsventils 63 verbunden. Die Kanäle
82 und 83 verbinden das Sackloch 27, in dem die Welle 28
gelagert ist, mit der Niederdruckseite des Druckbegrenzungs
ventils 63. Der Steuerschieber 72 und die Mündung des Kanals 81a
in der Bohrung 58 bilden zusammen mit der Schraubendruckfeder 73
ein Druckbegrenzungsventil für den Druck p2 im Anschlußstutzen
18. Die Höhe des Ansprechdruckes dieses Druckbegrenzungsventils
ergibt sich aus der mit dem Druck p2 beaufschlagten Stirnfläche
des Steuerkolbens 72 und der Federkonstante der Schraubendruck
feder 73. Der im folgenden mit p2max bezeichnete Ansprechdruck
des Druckbegrenzungsventils ist gleich dem optimalen Wert p2opt
oder größer als dieser Wert. Soll der Ansprechdruck p2max gleich
dem optimalen Druck p2opt sein, werden die Mündungen der Kanäle
57a und 81a in der Bohrung 58 so angeordnet, daß der Steuer
kolben 72 die Mündung des Kanals 81a dann zu öffnen beginnt,
wenn die Mündung des Kanals 57a gerade vollständig geöffnet ist.
Die Stirnfläche des Steuerkolbens 72 und die Federkonstante der
Schraubendruckfeder 73 sind so aufeinander abgestimmt, daß der
Steuerkolben 72 bei Druckwerten, die kleiner als p2min sind, die
Mündung des Kanals 57a verschließt und bei größeren Werten von
p2 die Mündung des Kanals 57a druckabhängig freigibt, bis die
Mündung des Kanals 57a bei einem Druck von p2max vollständig
geöffnet ist. Übersteigt der Druck p2 den maximalen Wert p2max,
gibt der Steuerkolben 72 die Mündung des Kanals 81a teilweise
frei, so daß Kraftstoff über die Kanäle 81a und 81b sowie 82 und
83 zum Vorratsbehälter 14 abfließen kann. Der Steuerkolben 72
gibt die Mündung so weit frei, daß sich der Druck p2 auf den
Wert p2max einstellt. Erreicht der Druck p2 nicht den maximalen
Druck p2max, verschließt der Steuerkolben 73 die Mündung des
Kanals 57a in der Bohrung 58 teilweise.
Eine ringförmige Ausnehmung 84 auf der Stirnseite des Steuer
kolbens 58 erlaubt es, das Gehäuse 20 der Hochdruckpumpe 19 in
Richtung des Anschlußstutzens 18 zu verkürzen.
Messungen an einem Kraftstoffilter haben ergeben, daß der Druck
abfall ΔpF in Abhängigkeit von dem Verschmutzungsgrad zwischen
0,05 bar und 0,8 bar liegen kann. Wird der Druck p2 auf 0,5 bar
begrenzt, nimmt der Ausgangsdruck p1 der Niederdruckspeisepumpe
10 Werte an, die zwischen 0,55 bar und 1,3 bar liegen. Da das
Druckbegrenzungsventil 12 noch nicht ansprechen darf, so lange
sich der Druckabfall ΔpF innerhalb des zulässigen Bereichs
befindet, ist der Ansprechwert p1max des Druckbegrenzungsventils
12 in dem betrachteten Beispiel auf einen Wert einzustellen, der
größer als 1,3 bar ist. Da ein Kraftstoffilter üblicherweise im
Rahmen der turnusmäßigen Wartung gewechselt wird, bevor er den
größten zulässigen Verschmutzungsgrad erreicht hat, ist der
Ausgangsdruck p1 der Niederdruckspeisepumpe 10 praktisch immer
kleiner als der Ansprechdruck p1max des Druckbegrenzungsventils
12. Der Elektromotor 11 nimmt deshalb nicht mehr elektrische
Leistung auf, als er für die Aufrechterhaltung des optimalen
Druckes im Zulauf der Hochdruckpumpe 19 benötigt.
Ohne das Druckbegrenzungsventil im Zulauf der Hochdruckpumpe 19
würde der Ausgangsdruck p1 der Niederdruckspeisepumpe 10
unabhängig von dem Verschmutzungsgrad des Filters 16 ständig
1,3 bar, entsprechend dem Ansprechwert p1max des Druckbegren
zungsventils 12, betragen. Im Zulauf der Hochdruckpumpe 19
würden sich bei dem gewählten Beispiel in Abhängigkeit von dem
Verschmutzungsgrad des Kraftstoffilters 16 Druckwerte zwischen
1,25 bar bei einem neuen Kraftstoffilter und 0,5 bar bei maximal
zulässigem Verschmutzungsgrad des Kraftstoffilters einstellen.
Diese Überlegungen zeigen, daß das Druckbegrenzungsventil im
Zulauf der Hochdruckpumpe 19 es mit einfachen Mitteln erlaubt,
die dem Elektromotor 11 für den Antrieb der Niederdruckspeise
pumpe 10 zuzuführende Energie wesentlich zu verringern. Da das
Wegeventil 71 ohnehin vorhanden ist, um die Kraftstoffzufuhr bei
zu geringem Druck im Zulauf der Hochdruckpumpe zu unterbrechen,
sind nur die Bohrungen 81a und 81b im Gehäuse 20 der Hochdruck
pumpe 19 zusätzlich erforderlich, um das den Druck im Zulauf der
Hochdruckpumpe begrenzende Druckbegrenzungsventil zu
realisieren.
Claims (9)
1. Pumpenanordnung zur Förderung von Kraftstoff aus einem
Vorratsbehälter zu einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruck
pumpe und mit einer dieser vorgeschalteten Niederdruckspeise
pumpe, bei der in der Verbindung zwischen der Niederdruckspeise
pumpe und der Hochdruckpumpe ein Wegeventil mit einem Ventil
glied, das in einem Gehäuse in einer Ventilbohrung geführt ist
und das von dem Druck des von der Niederdruckspeisepumpe
geförderten Kraftstoffes gegen die Kraft einer Feder axial
auslenkbar ist, angeordnet ist, das die Verbindung zwischen der
Niederdruckspeisepumpe und der Hochdruckpumpe absperrt, wenn der
Druck im Zulauf des Wegeventils einen Mindestwert unter
schreitet, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zulauf (18) des
Wegeventils (71) ein Druckbegrenzungsventil (72, 73, 81a)
angeordnet ist, das den Zulauf (18) des Wegeventils (71) mit dem
Vorratsbehälter (14) verbindet, wenn der Druck (p2) im Zulauf
(18) des Wegeventils (71) einen vorgebbaren Maximalwert (p2max)
überschreitet.
2. Pumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß in die Ventilbohrung (58) des Wegeventils (71) ein
erster Kanal (57a) mündet, der zu der Niederdruckseite der
Hochdruckpumpe (19) führt, daß in die Ventilbohrung (58) ein
zweiter Kanal (81a) mündet, der den Zulauf (18) des Wegeventils
(71) mit dem Vorratsbehälter (14) verbindet, und daß die Mündung
des zweiten Kanals (81a) gegenüber der Mündung des ersten Kanals
(57a) in Längsrichtung der Ventilbohrung (58) derart versetzt
ist, daß das Ventilglied (72) des Wegeventils (71) bei einem
Druckanstieg im Zulauf (18) des Wegeventils (71) zuerst die
Mündung des ersten Kanals (57a) freigibt.
3. Pumpenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ventilglied (58) erst dann die Mündung des
zweiten Kanals (81a) freigibt, nachdem es die Mündung des ersten
Kanals (57a) vollständig freigegeben hat.
4. Pumpenanordnung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufluß von Kraftstoff
zu dem Wegeventil (71) axial in die Ventilbohrung (58) erfolgt.
5. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbohrung (58) in dem
Gehäuse (20) der Hochdruckpumpe (19) angeordnet ist.
6. Pumpenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß der zweite Kanal (81a) innerhalb des Gehäuses (20)
der Hochdruckpumpe (19) zu einem Stutzen (64) geführt ist, über
den die Hochdruckpumpe (19) mit dem Vorratsbehälter (14)
verbindbar ist.
7. Pumpenanordnung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Niederdruck
speisepumpe (10) und dem Wegeventil (71) ein Kraftstoffilter
(16) angeordnet ist.
8. Pumpenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein zweites Druckbegrenzungsventil (12) den
Ausgangsdruck der Niederdruckspeisepumpe (10) auf einen
vorgebbaren Wert (p1max) begrenzt.
9. Pumpenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ansprechdruck (p1max) des zweiten Druck
begrenzungsventils (12) mindestens um den maximal zulässigen
Druckabfall (ΔpF) über dem Kraftstoffilter (16) größer als der
Ansprechdruck (p2max) des ersten Druckbegrenzungsventils
(72, 73, 81a) ist.
Priority Applications (1)
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DE1996153339 DE19653339A1 (de) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | Pumpenanordnung zur Förderung von Kraftstoff |
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DE1996153339 DE19653339A1 (de) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | Pumpenanordnung zur Förderung von Kraftstoff |
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