DE19941850A1

DE19941850A1 - Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19941850A1
Application number: DE1999141850
Authority: DE
Inventors: Christoph Klesse; Christian Taudt; Martin Werner; Helmut Hummel; Eckbert Zander; Klaus Ruebling
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2019-09-03
Also published as: DE19941850B4; FR2798166B1; FR2798166A1

Abstract

Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Common-Rail-Einspritzanlage, mit einer Vorförderpumpe (1) zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (4), einer der Vorförderpumpe (1) stromabwärts nachgeordneten Hochdruckpumpe (6) mit mindestens einem Einlaßventil, das beim Überschreiten eines vorgegebenen Öffnungsdifferenzdrucks öffnet, einer stromabwärts der Vorförderpumpe (1) abzweigenden und ausgangsseitig mit der Hochdruckpumpe (6) verbundenen Spülleitung (13) zur Spülung der Hochdruckpumpe (6) mit dem Kraftstoff, einem in der Spülleitung (13) angeordneten Differenzdruckventil (16), das den über die Spülleitung (13) abzweigenden Kraftstoffstrom erst beim Überschreiten eines vorgegebenen Öffnungsdifferenzdrucks freigibt, um den Druckaufbau beim Anlassen der Brennkraftmaschine zu beschleunigen, wobei der Öffnungsdifferenzdruck des in der Spülleitung (13) angeordneten Differenzdruckventils (16) kleiner gleich 2 bar und der Öffnungsdifferenzdruck des Einlaßventils der Hochdruckpumpe kleiner gleich 0,9 bar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzanlage für eine Brenn kraftmaschine, insbesondere eine Common-Rail-Einspritzanlage für einen Dieselmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen weisen üblicherweise eine Vorförderpumpe auf, die den einzuspritzenden Kraftstoff über einen Kraftstoffilter aus einem Kraftstofftank fördert und an eine Hochdruckpumpe weiterleitet, die den zur Ein spritzung des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftma schine erforderlichen Einspritzdruck erzeugt, wobei die Hoch druckpumpe im Falle einer Common-Rail-Einspritzanlage aus gangsseitig mit einem Druckspeicher (englisch: common rail) verbunden ist, aus dem die einzelnen Injektoren den Kraft stoff beziehen.

Zwischen der Vorförderpumpe und der Hochdruckpumpe zweigt üb licherweise eine Spülleitung ab, die ausgangsseitig mit dem Gehäuse der Hochdruckpumpe verbunden ist, um die Hochdruck pumpe im Betrieb mit Kraftstoff zu spülen, was eine Kühlung und Schmierung der Hochdruckpumpe bewirkt. Der zur Spülungs zwecken verwendete Kraftstoff wird dann anschließend über ei ne Rückführleitung in den Kraftstofftank zurückgeführt. Pro blematisch ist hierbei bekanntermaßen, daß der über die Spülleitung abgezweigte Kraftstoff beim Anlassen der Brenn kraftmaschine den Druckaufbau an der Ansaugseite der Hoch druckpumpe verzögert oder gar verhindert, so daß die Brenn kraftmaschine nur mit Verspätung oder gar nicht anspringt. Bei derartigen Einspritzanlagen ist deshalb herkömmlicherwei se in der Spülleitung ein Differenzdruckventil angeordnet, das den Kraftstoffstrom durch die Spülleitung sperrt, bis der Kraftstoffdruck an der Ausgangsseite der Hochdruckpumpe einen vorgegebenen Wert überschreitet, wobei der Öffnungsdifferenz druck des in der Spülleitung angeordneten Differenzdruckven tils größer ist als die Summe aus dem Öffnungsdifferenzdruck der Einlaßventile der Hochdruckpumpe und den Druckverlusten auf der dazwischenliegenden Leitung, so daß die Spülung der Hochdruckpumpe erst nach dem Erreichen des Betriebsdrucks der Hochdruckpumpe einsetzt. So liegt der Öffnungsdifferenzdruck der Einlaßventile der Hochdruckpumpe herkömmlicherweise zwi schen 1,5 und 1,8 bar, während der Öffnungsdifferenzdruck des in der Spülleitung angeordneten Differenzdruckventils her kömmlicherweise im Bereich zwischen 2,0 und 2,4 bar liegt.

Nachteilig an dieser bekannten Dimensionierung der Öffnungs differenzdrücke der Einlaßventile der Hochdruckpumpe und des in der Spülleitung angeordneten Differenzdruckventils ist, daß eine relativ starke Vorförderpumpe erforderlich ist, um den zur Öffnung der Ventile erforderlichen Kraftstoffdruck zu erzeugen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Ein spritzanlage der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die den Einsatz einer Vorförderpumpe mit einem geringeren Aus gangsdruck ermöglicht.

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, für die Einlaßventile der Hochdruckpumpe sowie für das in der Spülleitung angeordnete Differenzdruckventil geringere Öff nungsdifferenzdrucke vorzusehen, wobei der Öffnungsdifferenz druck der Einlaßventile der Hochdruckpumpe erfindungsgemäß kleiner oder gleich 0,9 bar und der Öffnungsdifferenzdruck des in der Spülleitung angeordneten Differenzdruckventils kleiner oder gleich 2 bar ist.

Vorzugsweise liegt der Öffnungsdifferenzdruck des in der Spülleitung angeordneten Differenzdruckventils zwischen 1,0 und 1,3 bar, während der Öffnungsdifferenzdruck des Eingangs ventils der Hochdruckpumpe vorzugsweise im wesentlichen gleich 0,7 bar ist, was vorteilhaft eine optimale Dimensio nierung der Vorförderpumpe erlaubt.

Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Absenkung der Öffnungs differenzdrucke des in der Spülleitung angeordneten Diffe renzdruckventils und der Einlaßventile der Hochdruckpumpe ist insbesondere, daß eine weniger leistungsfähige Vorförderpumpe mit einem geringeren Ausgangsdruck verwendet werden kann, was auch den Einsatz einer elektrischen Vorförderpumpe erlaubt.

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

Fig. 1 als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Common-Rail-Einspritzanlage für eine Brenn kraftmaschine

Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Einspritzanlage weist zur Förderung von Kraftstoff eine Vorförderpumpe 1 auf, die von einer Antriebswelle 2 mechanisch angetrieben wird, wobei die Antriebswelle 2 mit der Motorwelle der Brenn kraftmaschine fest gekoppelt ist. Alternativ ist es jedoch auch möglich, eine elektrisch betriebene Vorförderpumpe ein zusetzen, was eine Steuerung der Förderleistung der Vorför derpumpe unabhängig von der Förderleistung der Hochdruckpumpe erlaubt.

Die Vorförderpumpe 1 ist ausgangsseitig mit einem Vordruck regler 5 verbunden, der beim Überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks an der Ausgangsseite der Vorförderpumpe 1 einen Teil des von der Vorförderpumpe 1 geförderten Kraft stoffs zur Ansaugseite der Vorförderpumpe zurückführt und da durch im normalen Betrieb den Kraftstoffdruck an der Aus gangsseite der Vorförderpumpe 1 weitgehend konstant hält.

Ausgangsseitig ist die Vorförderpumpe 1 weiterhin mit einer Hochdruckpumpe 6 verbunden, die den zur Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine erfor derlichen relativ hohen Einspritzdruck erzeugt. Die Hoch druckpumpe 6 ist hierbei in herkömmlicher Weise als Radial kolbenpumpe mit drei Pumpzylindern aufgebaut, so daß auf eine detaillierte Beschreibung der Hochdruckpumpe 6 verzichtet werden kann.

Die Hochdruckpumpe 6 ist stromabwärts mit einem Druckspeicher 7 (englisch: common-rail) verbunden, aus dem mehrere Injekto ren 8.1 bis 8.4 den Kraftstoff zur Einspritzung in die ein zelnen Brennräume der Brennkraftmaschine beziehen. Jeder der Injektoren 8.1 bis 8.4 ist hierbei einem Brennraum der Brenn kraftmaschine zugeordnet und wird elektronisch angesteuert, um den Kraftstoff einzuspritzen.

Zur Regelung des Einspritzdrucks ist die Hochdruckpumpe 6 ausgangsseitig weiterhin mit einem Hochdruckregelventil 9 verbunden, das von einer elektronischen Steuereinheit 10 (ECU - electronic control unit) gesteuert wird, wobei die elektro nische Steuereinheit 10 über einen Drucksensor 11 den Kraft stoffdruck in dem Druckspeicher 7 mißt und das Hochdruckre gelventil 9 in Abhängigkeit von den gemessenen Kraftstoff druck ansteuert. So wird das Hochdruckregelventil 9 beim Überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks in dem Druckspeicher 7 geöffnet, so daß ein Teil des von der Hoch druckpumpe 6 geförderten Kraftstoffs in den Kraftstofftank 4 zurückgeführt wird.

Weiterhin weist die dargestellte Einspritzanlage zwischen der Vorförderpumpe 1 und der Hochdruckpumpe 6 ein Volumenstrom regelventil 12 auf, das ebenfalls von der elektronischen Steuereinheit 10 in Abhängigkeit von dem durch den Druck sensor 11 gemessenen Kraftstoffdruck sowie in Abhängigkeit von weiteren Eingangsgrößen gesteuert wird. Das Volumenstrom regelventil erlaubt also eine niederdruckseitige Steuerung des der Hochdruckpumpe 6 zugeführten Kraftstoffstroms.

Schließlich zweigt zwischen der Vorförderpumpe 1 und dem Vo lumenstromregelventil 12 eine Spülleitung 13 ab, die aus gangsseitig in das Gehäuse der Hochdruckpumpe 6 mündet, um das Gehäuse der Hochdruckpumpe 6 während des normalen Be triebs mit Kraftstoff zu spülen, was eine Kühlung und Schmie rung der Hochdruckpumpe 6 bewirkt. Der zu Spülungszwecken verwendete Kraftstoff verläßt die Hochdruckpumpe 6 anschlie ßend wieder und wird über eine Rückführleitung 14 in den Kraftstofftank 4 zurückgeführt. In der Spülleitung 13 ist hierbei eine Drossel 15 angeordnet, um den zu Spülungszwecken abgezweigten Kraftstoffstrom zu begrenzen.

Weiterhin ist in der Spülleitung 13 ein Differenzdruckventil 16 angeordnet, das den über die Spülleitung 13 abzweigenden Kraftstoffstrom erst beim Überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks der Ausgangsseite der Vorförderpumpe 1 frei gibt. Wichtig ist hierbei, daß der Öffnungsdifferenzdruck des Differenzdruckventils 16 größer als die Summe des Öffnungs differenzdrucks der Einlaßventile der Hochdruckpumpe 6 und der dazwischenliegenden Leitung ist, damit die Spülung der Hochdruckpumpe 6 erst einsetzt, wenn der Betriebsdruck der Hochdruckpumpe 6 erreicht ist. Dies ist wichtig, da andern falls der über die Spülleitung 13 abgezweigte Kraftstoffstrom den Druckaufbau an der Ansaugseite der Hochdruckpumpe 6 ver zögert oder gar verhindert, so daß die Brennkraftmaschine nur mit Verspätung oder gar nicht anspringen würde. Erfindungsge mäß beträgt der Öffnungsdifferenzdruck des in der Spülleitung 13 angeordneten Differenzdruckventils 1,0 bar, während der Öffnungsdifferenzdruck der Einlaßventile der Hochdruckpumpe 6 0,7 bar beträgt, was eine optimale Dimensionierung der Vor förderpumpe 1 ermöglicht.

Weiterhin ist zu erwähnen, daß das Differenzdruckventil 16 ein hystereseartiges Schaltverhalten aufweist, indem das Dif ferenzdruckventil 16 nach dem Öffnen erst bei geringerem Of fenhaltedruck wieder schließt, der im vorliegenden Fall 0,8 bar beträgt. Dies ist vorteilhaft, da so im normalen Betrieb bei geöffnetem Druckdifferenzventil 16 der Druckverlust über dem Druckdifferenzventil 16 verringert wird.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gear teten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims

1. Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Common-Rail-Einspritzanlage, mit
einer Vorförderpumpe (1) zur Förderung von Kraftstoff aus ei nem Kraftstofftank (4),
einer der Vorförderpumpe (1) stromabwärts nachgeordneten Hochdruckpumpe (6) mit mindestens einem Einlaßventil, das beim Überschreiten eines vorgegebenen Öffnungsdifferenzdrucks öffnet,
einer stromabwärts der Vorförderpumpe (1) abzweigenden und ausgangsseitig mit der Hochdruckpumpe (6) verbundenen Spül leitung (13) zur Spülung der Hochdruckpumpe (6) mit dem Kraftstoff,
einem in der Spülleitung (13) angeordneten Differenzdruck ventil (16), das den über die Spülleitung (13) abzweigenden Kraftstoffstrom erst beim Überschreiten eines vorgegebenen Öffnungsdifferenzdrucks freigibt, um den Druckaufbau beim An lassen der Brennkraftmaschine zu beschleunigen,
wobei der Öffnungsdifferenzdruck des in der Spülleitung (13) angeordneten Differenzdrucksventils (16) größer als der Öff nungdruck des Einlaßventils der Hochdruckpumpe (6) ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Öffnungsdifferenzdruck des in der Spülleitung (13) angeordneten Differenzdrucksventils (16) kleiner gleich 2 bar und der Öffnungsdifferenzdruck des Einlaßventils der Hoch druckpumpe kleiner gleich 0,9 bar ist.

2. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsdifferenzdruck des in der Spülleitung (13) angeordneten Differenzdrucksventils (16) zwischen 1,0 bar und 1,3 bar liegt und der Öffnungsdifferenzdruck des Einlaßven tils der Hochdruckpumpe (6) im wesentlichen gleich 0,7 bar ist.

3. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Spülleitung (13) angeordnete Differenzdruck ventil (16) nach dem Öffnen erst beim Unterschreiten eines vorgegebenen Offenhaltedrucks wieder schließt, wobei der Of fenhaltedruck geringer als der Öffnungsdifferenzdruck ist.

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

5. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spülleitung (13) eine Drossel (15) angeordnet ist.

6. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Vorförderpumpe (1) und der Hochdruckpumpe (6) ein steuerbares Ventil (12) angeordnet ist, dessen Be triebsdruck größer ist als die Öffnungsdifferenzdrucke des in der Spülleitung (13) angeordneten Differenzdruckventils (16) und des Einlaßventils der Hochdruckpumpe (6).