DE19941689A1

DE19941689A1 - Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19941689A1
Application number: DE19941689A
Authority: DE
Inventors: Christoph Klesse; Christian Taudt; Martin Werner; Helmut Hummel; Eckbert Zander
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-09-01
Filing date: 1999-09-01
Publication date: 2001-03-15
Also published as: FR2797918A1

Abstract

Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine mit einer Vorförderpumpe (1) zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (14), einer stromabwärts der Vorförderpumpe (1) angeordneten und mit der Vorförderpumpe (1) über eine Zuleitung (6.1, 6.2) verbundenen Hochdruckpumpe (7) zur Erzeugung des zur Einspritzung des Kraftstoffs in einen Brennraum der Brennkraftmaschine erforderlichen Einspritzdrucks, wobei die Hochdruckpumpe (7) ein Gehäuse (13) aufweist, in dem ein Spülpfad (16) verläuft, um die Hochdruckpumpe (7) während des Betriebs mit dem Kraftstoff zu spülen, und der Spülpfad (16) ein Teilstück der Zuleitung (6.1, 6.2) von der Vorförderpumpe (1) zu der Hochdruckpumpe (7) bildet, so daß der zur Spülung verwendete Kraftstoff nach dem Durchströmen des Spülpfads (16) von der Hochdruckpumpe (7) weitergepumpt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzanlage für eine Brenn kraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Herkömmliche Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen weisen in der Regel eine Vorförderpumpe auf, die den einzuspritzen den Kraftstoff über einen Kraftstoffilter aus einem Kraft stofftank fördert und an eine Hochdruckpumpe weiterleitet, die den zur Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine erforderlichen Einspritzdruck erzeugt. Ausgangsseitig ist die Hochdruckpumpe im Falle einer Common- Rail-Einspritzanlage mit einem Druckspeicher (englisch: com mon-rail) verbunden, aus dem die den einzelnen Brennräumen der Brennkraftmaschine zugeordneten Injektoren den einzu spritzenden Kraftstoff beziehen.

Weiterhin ermöglichen herkömmliche Einspritzanlagen üblicher weise eine Spülung der Hochdruckpumpe mit dem einzuspritzen den Kraftstoff, was eine Schmierung und Kühlung der Hoch druckpumpe bewirkt. Zwischen der Vorförderpumpe und der Hoch druckpumpe zweigt deshalb üblicherweise eine Spülleitung ab, die ausgangsseitig in das Gehäuse der Hochdruckpumpe mündet, so daß ein Teil des von der Vorförderpumpe geförderten Kraft stoffes abgezweigt und zur Spülung der Hochdruckpumpe verwen det wird. Anschließend wird der zu Spülungszwecken verwendete Kraftstoff dann über eine Abführleitung in den Kraftstofftank zurückgeführt.

Nachteilig an der Spülung der Hochdruckpumpe durch einen aus dem Förderstrom abgezweigten Kraftstoffnebenstrom ist bekann termaßen, daß beim Anlassen der Brennkraftmaschine der Druck aufbau an der Ansaugseite der Hochdruckpumpe verzögert oder gar verhindert wird, so daß die Brennkraftmaschine nur mit Verspätung oder gar nicht startet.

Zur Lösung dieses Problems ist es bekannt, in der zwischen der Vorförderpumpe und der Hochdruckpumpe abzweigenden Spülleitung ein Differenzdruckventil anzuordnen, das den Spülstrom erst freigibt, wenn der zum Betrieb der Hochdruck pumpe erforderliche Kraftstoffdruck an der Ansaugseite der Hochdruckpumpe erreicht ist.

Nachteilig an dieser Lösung des Problems ist jedoch, daß durch das in der Spülleitung angeordnete Druckdifferenzventil die Druckdifferenz im Spülpfad erhöht wird, was bei konstan tem Vordruck zu einer Verringerung des Spülstroms und somit zu einer Verschlechterung der Schmierung und Kühlung der Hochdruckpumpe führt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Ein spritzanlage der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen, die eine möglichst wirksame Spülung der Hochdruckpumpe auf weist, wobei die Spülung der Hochdruckpumpe den Druckaufbau an der Ansaugseite der Hochdruckpumpe während des Anlaßvor gangs der Brennkraftmaschine möglichst wenig verzögert.

Die Aufgabe wird - ausgehend von der eingangs beschriebenen bekannten Einspritzanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 - durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 ge löst.

Die Erfindung umfaßt die allgemeine technische Lehre, den zur Spülung der Hochdruckpumpe verwendeten Kraftstoffstrom nach der Spülung der Hochdruckpumpe der Einlaßöffnung der Hoch druckpumpe zuzuführen, so daß auch der Spülstrom zum Druck aufbau an der Ansaugseite der Hochdruckpumpe beiträgt, was beim Anlassen der Brennkraftmaschine zu einem raschen Druck aufbau führt.

Der Spülpfad bildet also erfindungsgemäß ein Teilstück der Zuleitung von der Vorförderpumpe zu der Hochdruckpumpe, so daß der zur Spülung verwendete Kraftstoff nach dem Durchströ men des Spülpfades von der Hochdruckpumpe weitergepumpt wird.

Vorzugsweise weist das Gehäuse der Hochdruckpumpe eine Spül zuleitung sowie eine Spülableitung auf, wobei der Spülpfad zwischen der Spülzuleitung und der Spülableitung verläuft. Die Spülzuleitung ist hierbei vorzugsweise direkt mit dem Ausgang der Vorförderpumpe verbunden, während die Spülablei tung vorzugsweise über eine separate Leitung mit der Einlaß öffnung der Hochdruckpumpe verbunden ist. Dies bietet vor teilhaft die Möglichkeit, in der Leitung zwischen der Spülableitung und der Einlaßöffnung der Hochdruckpumpe ein steuerbares Ventil anzuordnen, um den Förderstrom der Hoch druckpumpe zu steuern. Anstelle einer separaten Leitung zwi schen der Spülableitung und der Einlaßöffnung der Hochdruck pumpe ist es jedoch auch möglich, daß der Spülpfad ausgangs seitig im Inneren der Hochdruckpumpe mit der Einlaßöffnung der Hochdruckpumpe verbunden ist, so daß vorteilhaft auf eine separate Leitung zur Verbindung der Spülableitung mit der Einlaßöffnung der Hochdruckpumpe verzichtet werden kann, wo bei in diesem Fall auch das Volumenstromregelventil in die Hochdruckpumpe integriert werden kann.

Gemäß einer weiterbildenden Variante der Erfindung ist an der Ausgangsseite der Hochdruckpumpe ein Hochdruckregelventil an geordnet, das bei Überschreiten eines vorgegebenen Kraft stoffdrucks einen Teil des von der Hochdruckpumpe geförderten Kraftstoffstroms abzweigt und dem Spülpfad zuführt, wodurch die Schmierung der Hochdruckpumpe weiter verbessert wird.

In einer anderen Variante der Erfindung weist die Hochdruck pumpe zusätzlich eine mit dem Spülpfad verbundene Leckagelei tung auf, die ausgangsseitig in den Kraftstofftank mündet, um überschüssigen Kraftstoff zurückzuführen. Vorzugsweise ist hierbei in der Leckageleitung ein steuerbares Ventil angeord net, um den über die Leckageleitung zurückfließenden Kraft stoffstrom zu steuern. Dies bietet die Möglichkeit, den För derstrom der Hochdruckpumpe unabhängig von dem Spülstrom der Hochdruckpumpe zu regeln bzw. zu steuern.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusam men mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zei gen:

Fig. 1 als bevorzugtes Ausführungsbeispiel eine Common- Rail-Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine;

Fig. 2 ein abgeändertes Ausführungsbeispiel der in Fig. 1 dargestellten Einspritzanlage mit einem zusätzli chen Volumenstromregelventil;

Fig. 3 eine Weiterbildung der in Fig. 2 dargestellten Ein spritzanlage mit einer Rückführung von Kraftstoff von der Ausgangsseite der Hochdruckpumpe in den Spülpfad sowie

Fig. 4 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfin dungsgemäßen Einspritzanlage mit einer Leckagelei tung zur Rückführung von überschüssigem Kraftstoff volumen.

Die in Fig. 1 dargestellte Einspritzanlage weist eine Vor förderpumpe 1 auf, die über eine Antriebswelle 2 mechanisch angetrieben wird und über einen Kraftstoffilter 3 Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 4 fördert. An der Ausgangsseite der Vorförderpumpe 1 ist ein Vordruckregelventil 5 angeordnet, das beim Überschreiten eines vorgegebenen Vordrucks einen Teil des von der Vorförderpumpe 1 geförderten Kraft stoffstroms abzweigt und zur Ansaugseite der Vorförderpumpe 1 zurückführt, um ein Überschreiten des vorgegebenen Vordrucks zu verhindern. Ausgangsseitig ist die Vorförderpumpe 1 über eine Zuleitung 6.1, 6.2 mit einer Hochdruckpumpe 7 verbunden, die ebenfalls von der Antriebswelle 2 mechanisch angetrieben wird und den zur Einspritzung des Kraftstoffs in die Brenn räume der Brennkraftmaschine erforderlichen Einspritzdruck erzeugt.

Die Hochdruckpumpe 7 ist ausgangsseitig mit einem Druckspei cher 8 (englisch: common-rail) verbunden, aus dem mehrere In jektoren 9.1 bis 9.4 den Kraftstoff zur Einspritzung in je weils einen Brennraum der Brennkraftmaschine beziehen.

Zur Steuerung des Einspritzdrucks ist an der Ausgangsseite der Hochdruckpumpe 7 weiterhin ein Hochdruckregelventil 10 angeordnet, das von einer elektronischen Steuereinheit 11 (englisch: ECU - Electronic Control Unit) angesteuert wird und beim Überschreiten eines vorgegebenen Einspritzdrucks ei nen Teil des von der Hochdruckpumpe 7 geförderten Kraft stoffstroms in den Kraftstofftank 4 zurückführt. Hierzu ist die Steuereinheit 11 eingangsseitig mit einem Drucksensor 12 verbunden, der den Druck im Inneren des Druckspeichers 8 mißt.

Im folgenden werden nun die erfindungsgemäßen Besonderheiten der dargestellten Einspritzanlage beschrieben.

So weist die Hochdruckpumpe 7 ein Gehäuse 13 auf, in dem eine Spülzuleitung 14 und eine Spülableitung 15 angeordnet sind, wobei zwischen der Spülzuleitung 14 und der Spülableitung 15 ein Spülpfad 16 verläuft, der im Betrieb von Kraftstoff durchströmt wird und dadurch die Hochdruckpumpe 7 kühlt und schmiert. Die Spülzuleitung 14 ist über das Teilstück 6.2 der Zuleitung direkt mit der Vorförderpumpe 1 verbunden, so daß der gesamte von der Vorförderpumpe 1 geförderte Kraft stoffstrom eine Spülung der Hochdruckpumpe 7 bewirkt. Die Spülableitung 15 ist dagegen über das Teilstück 6.1 der Zu leitung mit einer Einlaßöffnung 17 der Hochdruckpumpe 7 ver bunden.

Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Art der Spülung der Hochdruckpumpe 7 ist zum einen, daß der gesamte von der Vor förderpumpe 1 geförderte Kraftstoffstrom zu Spülungszwecken herangezogen wird, was eine sehr wirksame Kühlung und Schmie rung der Hochdruckpumpe 7 bewirkt. Zum anderen führt die Spü lung der Hochdruckpumpe 7 im Gegensatz zu der eingangs be schriebenen bekannten Einspritzanlage nicht zu einem verzö gerten Druckaufbau während des Anlaßvorgangs der Brennkraft maschine.

Die in Fig. 2 dargestellte Einspritzanlage stimmt weitgehend mit der vorstehend beschriebenen und in Fig. 1 gezeigten Einspritzanlage überein, so daß im folgenden dieselben Be zugszeichen verwendet werden und zur Vermeidung von Wiederho lungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.

Der Unterschied des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei spiels gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei spiel besteht darin, daß in dem Teilstück 6.1 der Zuleitung zwischen der Spülableitung 15 und der Einlaßöffnung 17 der Hochdruckpumpe 7 ein Volumenstromregelventil 18 angeordnet ist, das von der elektronischen Steuereinheit 11 gesteuert wird und den der Hochdruckpumpe 7 zugeführten Kraftstoffstrom niederdruckseitig steuert.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel stimmt wie derum weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so daß im folgenden dieselben Bezugszeichen verwendet werden und auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.

Der Unterschied des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbei spiels gegenüber dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei spiel besteht darin, daß zwischen dem Hochdruckregelventil 10 und dem Kraftstofftank 4 eine Drossel 19 angeordnet ist, wäh rend zwischen dem Hochdruckregelventil 10 und der Drossel 19 eine Zeitung 20 abzweigt, die ausgangsseitig in dem Teilstück 6.2 der Zuleitung zwischen der Vorförderpumpe 1 und der Hoch druckpumpe 7 mündet, so daß ein Teil des von dem Hochdruckre gelventil 10 zurückgeführten Kraftstoffs in den Spülpfad mün det und damit ebenfalls zur Spülung der Hochdruckpumpe 7 bei trägt.

Fig. 4 zeigt schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das ebenfalls weitgehend mit dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel übereinstimmt, so daß auch diesbezüglich dieselben Bezugszeichen verwendet werden und auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.

Der Unterschied des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbei spiels gegenüber dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei spiel besteht im wesentlichen darin, daß aus der Hochdruck pumpe 7 eine Leckageleitung 21 abzweigt, die in der Hoch druckpumpe mit dem Spülpfad verbunden ist und einen Teil des Spülstroms in den Kraftstofftank 4 zurückführt.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gear teter Ausführung Gebrauch macht.

Claims

1. Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit
einer Vorförderpumpe (1) zur Förderung von Kraftstoff aus ei nem Kraftstofftank (4),
einer stromabwärts der Vorförderpumpe (1) angeordneten und mit der Vorförderpumpe (1) über eine Zuleitung (6.1, 6.2) verbundenen Hochdruckpumpe (7) zur Erzeugung des zur Ein spritzung des Kraftstoffs in einen Brennraum der Brennkraft maschine erforderlichen Einspritzdrucks, wobei die Hochdruckpumpe (7) ein Gehäuse (13) aufweist, in dem ein Spülpfad (16) verläuft, um die Hochdruckpumpe (7) während des Betriebs mit dem Kraftstoff zu spülen, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülpfad (16) ein Teilstück der Zuleitung (6.1, 6.2) von der Vorförderpumpe (1) zu der Hochdruckpumpe (7) bildet.

2. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (13) der Hochdruckpumpe (7) eine Spülzu leitung (14) und eine Spülableitung (15) angeordnet ist, wo bei der Spülpfad (16) in dem Gehäuse (13) der Hochdruckpumpe (7) zwischen der Spülzuleitung (14) und der Spülableitung (15) verläuft.

3. Einspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckpumpe (7) eine Einlaßöffnung (17) zur Auf nahme des zu pumpenden Kraftstoffs und eine Auslaßöffnung zur Abgabe des zu pumpenden Kraftstoffs aufweist, wobei die Spülzuleitung (14) zur Aufnahme des Kraftstoffs mit der Vorförderpumpe (1) verbunden ist, während die Einlaßöffnung (17) zur Aufnahme des zur Spülung verwendeten Kraftstoffs mit der Spülableitung (15) verbunden ist.

4. Einspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Spülableitung (15) und der Einlaßöffnung (17) der Hochdruckpumpe (7) ein steuerbares Ventil (18) ange ordnet ist.

5. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülpfad (16) ausgangsseitig im Inneren der Hoch druckpumpe (7) mit der Einlaßöffnung (17) der Hochdruckpumpe (7) verbunden ist.

6. Einspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (13) der Hochdruckpumpe (7) stromabwärts vor der Einlaßöffnung (17) der Hochdruckpumpe (7) ein Volu menstromregelventil angeordnet ist.

7. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch ein stromabwärts der Hochdruckpumpe (7) angeordnetes Hoch druckregelventil (10), das ausgangsseitig mit der Spülzulei tung (14) verbunden ist und beim Überschreiten eines vorgege benen Kraftstoffdrucks am Ausgang der Hochdruckpumpe (7) ei nen Teil des von der Hochdruckpumpe (7) geförderten Kraft stoffs abzweigt und dem Spülpfad (16) zuführt.

8. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13) der Hochdruckpumpe (7) eine mit dem Spülpfad (16) verbundene Leckageableitung (21) aufweist, die ausgangsseitig in den Kraftstofftank (4) mündet, um über schüssigen Kraftstoff zurückzuführen.

9. Einspritzanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand der Leckageleitung (21) größer ist als der Strömungswiderstand des stromabwärts gelegenen Teilstücks (6.1) der Zuleitung zwischen der Vorförderpumpe (1) und der Hochdruckpumpe (7).

10. Einspritzanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leckageleitung (21) ein steuerbares Ventil ange ordnet ist, um den über den Spülpfad (16) fließenden Kraft stoff unabhängig von dem Förderstrom der Hochdruckpumpe (7) steuern zu können.

11. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorförderpumpe (1) elektrisch betrieben ist.