DE19957742A1

DE19957742A1 - Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE19957742A1
Application number: DE19957742A
Authority: DE
Inventors: Klaus Joos; Jens Wolber; Thomas Frenz; Hansjoerg Bochum; Markus Amler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-12-01
Filing date: 1999-12-01
Publication date: 2001-06-07
Also published as: WO2001040638A3; EP1192351A2; WO2001040638A2; US20020170508A1; US6840219B2; JP2003515695A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Kraftstoffförderpumpe (10), die unter Vordruck stehenden Kraftstoff einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe (11) zuführt, die hochdruckseitig mit wenigstens einem Einspritzventil (14) verbunden ist, um diesen unter Hochdruck stehenden Kraftstoff zuzuführen. Um in der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (11) eine deren Förderleistung und Druckerzeugung beeinträchtigende Dampfblasenbildung zu vermeiden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (11) ein Kühlmittelstrom über zumindest einen Kühlkanal (21) zuführbar ist, um die Temperatur (T¶HDP¶) der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (11) unterhalb einer kritischen Betriebstemperatur (T¶K1¶) zu halten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Aus der DE 195 39 885 A1 ist bereits eine Kraftstoffzuführ vorrichtung für einen Verbrennungsmotor bekannt, die eine Kraftstoffförderpumpe und eine dazu in Reihe geschaltete Kraftstoff-Hochdruckpumpe aufweist, um unter Hochdruck ste henden Kraftstoff von der Hochdruckseite der Kraftstoff- Hochdruckpumpe über eine Druckleitung, einen Speicherraum und Ventilleitungen zu Einspritzventilen zu liefern, von de nen jedes Kraftstoff direkt in eine der Brennkammern des Verbrennungsmotors einspritzt. Die Kraftstoffförderpumpe, deren Ausgangsseite mit der Niederdruckseite der Kraftstoff- Hochdruckpumpe über eine Druckleitung verbunden ist, liefert unter Vordruck stehenden Kraftstoff an die Kraftstoff-Hoch druckpumpe.

Um den Vordruck in der Druckleitung auf einem gewünschten Wert zu halten, ist an die Druckleitung ein Druckbegren zungsventil über ein 2/2-Wegeventil angeschlossen, das die Verbindung zwischen Druckleitung und Druckbegrenzungsventil sperrt oder freigibt.

Um die geringe Förderleistung der Kraftstoff-Hochdruckpumpe während der Startphase des Verbrennungsmotors auszugleichen und gegebenenfalls die hochdruckseitige Druckleitung und den daran anschließenden Speicherraum zu spülen, so dass während des Stillstands des Verbrennungsmotors entstandene Gasblasen entfernt werden können, ist parallel zur Kraftstoff-Hoch druckpumpe eine Durchlasseinrichtung vorgesehen, die die Niederdruckseite und die Hochdruckseite der Kraftstoff-Hoch druckpumpe miteinander verbindet. Um den Vordruck in der niederdruckseitigen Druckleitung während der Startphase ge genüber dem Vordruck während des normalen Betriebs auf 8 bis 10 Bar zu erhöhen, kann das 2/2-Wegeventil geschlossen wer den, so dass aus der Druckleitung kein Kraftstoff abfließen kann. Der während der Startphase erhöhte Vordruck ermöglicht einerseits eine Spülung der Kraftstoffzuführleitungen zum Beseitigen von Gasblasen und andererseits eine Komprimierung von Gasblasen, sowie eine für einen Startvorgang geeignete hohe Förderleistung.

Während des normalen Betriebs des Verbrennungsmotors wird der Einspritzdruck im Speicherraum von der Kraftstoff-Hoch druckpumpe erzeugt und durch ein steuerbares Druckregelven til auf einen entsprechenden Wert begrenzt. Das Druckregel ventil ist hierfür über eine Rücklaufleitung mit der Nieder druckseite verbunden.

Eine Begrenzung der Temperatur der Kraftstoff-Hochdruckpumpe erfolgt dabei allenfalls durch eine gewisse Kühlung mittels des die Kraftstoff-Hochdruckpumpe durchströmenden Kraft stoffstroms, so dass nicht zuverlässig verhindert werden kann, dass sich die Kraftstoff-Hochdruckpumpe so erwärmt, dass ihre Temperatur die kritische Betriebstemperatur, also die Temperatur übersteigt, bei der bei gegebenen Vordruck eine Kraftstoffdampfblasenbildung beginnt.

Bei einer anderen Kraftstoffzuführvorrichtung, bei der eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe zur Versorgung von Direkt-Ein spritzventilen von einer Kraftstoffförderpumpe mit unter Vordruck stehendem Kraftstoff versorgt wird, ist vorgesehen, dass die die Förderseite der Kraftstoffförderpumpe mit der Niederdruckseite der Kraftstoff-Hochdruckpumpe verbindende Druckleitung über ein variables Drosselventil mit einem er sten Druckbegrenzungsventil für einen ersten, relativ nie drigen Druck, z. B. 3 Bar, und direkt mit einem zweiten Druckbegrenzungsventil für einen relativ hohn Vordruck von z. B. 9 Bar verbunden ist. Das variable Drosselventil weist dabei einen Strömungswiderstand auf, der mit steigender Durchflussrate überproportional ansteigt, so dass der Vor druck in der Druckleitung durch die Förderleistung der Kraftstoffförderpumpe eingestellt werden kann.

Um bei einem Ansteigen der Kraftstofftemperatur Dampfblasen bildung in der Kraftstoff-Hochdruckpumpe zu verhindern, ist es bei dieser Kraftstoffzuführeinrichtung möglich, durch Er höhen der Förderleistung der Kraftstoffförderpumpe den Vor druck so anzuheben, dass er größer wird als der temperatur abhängige Dampfdruck des Kraftstoffs in der Druckleitung.

Auf diese Weise lässt sich zwar die Dampfblasenbildung im Kraftstoff und damit ein Abfall der Förderleistung der Kraftstoff-Hochdruckpumpe verhindern, der zur Folge hätte, dass kein Hochdruckaufbau mehr möglich wäre. Allerdings wird die Kraftstoffförderpumpe durch einen derartigen Betrieb er heblich strapaziert, was zu einer verringerten Lebensdauer führt.

Um einen Stellmotor einer Drosselklappenstelleinheit zu küh len, ist es aus der DE 38 36 507 A1 bekannt, aus dem Kühl wasserkreislauf des Verbrennungsmotors einen Kühlwasserstrom für den Stellmotor abzuleiten.

Vorteile der Erfindung

Die Kraftstoffzuführvorrichtung mit den Merkmalen des An spruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass mit Hilfe des Kühlmittelstroms die Kraftstoff-Hochdruckpumpe auf einem Temperaturniveau gehalten werden kann, das unterhalb einer kritischen Betriebstemperatur der Kraftstoff-Hochdruckpumpe liegt. Hierfür sind ein oder mehrere geeignete Kühlkanäle vorzusehen, die einen entsprechenden Kühlmittelstrom, der eine ausreichende Wärmeabfuhr gewährleistet, zu der Kraft stoff-Hochdruckpumpe liefern.

Zweckmäßigerweise dient als Kühlmittel Luft. Wird die erfin dungsgemäße Kraftstoffzuführvorrichtung bei einem Fahrzeug motor eingesetzt, so ist es möglich, die Kühlkanäle im Mo torraum so anzuordnen, dass die Umgebungsluft, die aus der Fahrzeugumgebung während des Fahrbetriebs zur Kraftstoff- Hochdruckpumpe geführt wird, zur Kühlung ausreicht.

Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn dem zumindest einen Kühlkanal ein Lüfter zugeordnet ist, um den Kühlluftstrom durch den Kühlkanal zu erzeugen, wobei der Lüfter vorzugs weise in Abhängigkeit von der Temperatur der Kraftstoff- Hochdruckpumpe und der kritischen Betriebstemperatur steuer bar ist. Auf diese Weise lässt sich der Kühlluftstrom unab hängig vom Einsatzbereich des Verbrennungsmotors so steuern, dass stets eine geeignete Kühlung der Kraftstoff-Hochdruck pumpe erreicht werden kann.

Weist die erfindungsgemäße Kraftstoffzuführvorrichtung neben den Kühlmitteln für die Kraftstoff-Hochdruckpumpe eine um schaltbare oder variable Druckregeleinrichtung auf, so kann durch einen entsprechend hoch eingestellten Vordruck die kritische Betriebstemperatur der Kraftstoff-Hochdruckpumpe so weit erhöht werden, dass eine Kühlung der Kraftstoff- Hochdruckpumpe mit Hilfe des durch den Kühlkanal oder die Kühlkanäle gezielt geführten Kühlluftstroms, der gegebenen falls mit Hilfe eines vorzugsweise steuerbaren Lüfters er zeugt wird, unter allen Betriebsbedingungen des Verbren nungsmotors ausreichend ist.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Kühlung der Kraft stoff-Hochdruckpumpe mit einem separaten Kühlmittel kann ei ne Dampfblasenbildung in der Kraftstoff-Hochdruckpumpe ver hindert werden, so dass auf eine Kühlung der Kraftstoff- Hochdruckpumpe mittels eines Kraftstoff-Spülstroms, der stets eine Rücklaufleitung zum Kraftstofftank erfordert, vermieden werden kann. Die Einsparung einer derartigen Kraftstoffrücklaufleitung vereinfacht nicht nur den gesamten Aufbau der Kraftstoffzuführvorrichtung sondern erhöht auch die Sicherheit im Falle eines gefährlichen Aufpralls. Dane ben wird eine unnötige Aufheizung des Kraftstoffs im Kraft stofftank durch den in der Kraftstoff-Hochdruckpumpe erwärm ten Kraftstoffspülstrom vermieden, so dass verringerte Ver dampfungsverluste im Kraftstofftank auftreten, und damit die Aktivkohlefilter und Tankentlüftung entlastet werden.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung ist vorgesehen, dass der Kraftstoff-Hochdruckpumpe zum Kühlen Kühlflüssigkeit durch den Kühlkanal als Kühlmittel zuführbar ist. Obwohl es grundsätzlich möglich ist, jede ge eignete Kühlflüssigkeit zu verwenden, z. B. bei in einem Fahrzeug vorhandenem Klimasystem das Kältemittel aus dem Klimasystem zum Kühlen der Kraftstoff-Hochdruckpumpe des Fahrzeugmotors einzusetzen, ist es bevorzugt, als Kühlmittel Kühlwasser vorzusehen, wobei das Kühlwasser vorzugsweise aus dem Kühlsystem des Verbrennungsmotors abgeleitet wird.

Durch die Verwendung von Kühlwasser, insbesondere durch die Verwendung eines Kühlwasser-Teilstroms der aus dem Vorlauf des Kühlsystems des Verbrennungsmotors, also hinter dem Mo torkühler abgeleitet wird, lässt sich die Kühlung der Kraft stoff-Hochdruckpumpe weiter verbessern.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn zur Steuerung der Kühlwasser zufuhr ein Absperrventil vorgesehen ist, das von einer Steu erschaltung in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlwas sers und von der Temperatur der Kraftstoff-Hochdruckpumpe betätigbar ist.

Um für den Fall, dass unter extremen Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors die Kühlung der Kraftstoff-Hochdruckpumpe nicht durchgeführt werden kann oder nicht ausreicht, eine Dampfblasenbildung zu verhindern, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass an die Kraftstoffförderpumpe ausgangsseitig eine von einer Steuerschaltung steuerbare Druckregeleinrich tung angeschlossen ist, um den der Kraftstoff-Hochdruckpumpe niederdruckseitig zugeführten Kraftstoffdruck, also den Vor druck in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Kraft stoff-Hochdruckpumpe einstellen zu können.

Zweckmäßigerweise ist die Druckregeleinrichtung so steuer bar, dass der der Niederdruckseite der Kraftstoff-Hochdruck pumpe zugeführte Druck auf einen ersten oder einen zweiten Wert regelbar ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der der Niederdruckseite der Kraftstoff-Hochdruckpumpe zuge führte geregelte Druck variabel ist.

Um einen sicheren Betrieb der Kraftstoff-Hochdruckpumpe auch in Extremfällen zu gewährleisten, sind zweckmäßigerweise zu mindest zwei Kühlkanäle vorgesehen, von denen der eine Luft und der andere Wasser als Kühlmittel der Kraftstoff-Hoch druckpumpe zuführt.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher er läutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches vereinfachtes Blockbild einer er findungsgemäßen Kraftstoffzuführvorrichtung mit einer luft gekühlten Kraftstoff-Hochdruckpumpe,

Fig. 2 ein schematisches vereinfachtes Blockbild einer er findungsgemäßen Kraftstoffzuführvorrichtung mit einer mit einem flüssigen Kühlmittel, wie z. B. Wasser, gekühlten Kraftstoff-Hochdruckpumpe, und

Fig. 3 ein Flussdiagramm für den Betrieb einer erfindungs gemäßen Kraftstoffzuführvorrichtung, bei der der Vordruck regelbar und die Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit einem steuer baren Kühlmittelstrom kühlbar ist.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Wie Fig. 1 zeigt, weist eine erfindungsgemäße Kraftstoffzu führvorrichtung eine Kraftstoffförderpumpe 10 und eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe 11 auf, um aus einem Kraftstoff tank 12 Kraftstoff über ein Druckleitungssystem 13 zu einem oder mehreren Kraftstoff-Einspritzventilen 14 eines Verbren nungsmotors zu liefern. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird von einem Vierzylinderverbrennungsmotor ausgegangen, bei dem jeder Brennkammer ein Einspritzventil zugeordnet ist, das Kraftstoff entweder direkt in die Brennkammer oder in deren Ansaugbereich einspritzt.

Die Kraftstoffförderpumpe 10, die in nicht näher dargestell ter Weise von einem Elektromotor angetrieben wird, ist mit ihrer Druckseite über eine Druckleitung 15 mit einer Nieder druckseite der Hochdruckpumpe 11 verbunden. Die Ausgangs- oder Hochdruckseite der Hochdruckpumpe 11 ist über eine wei tere Druckleitung 16 an das Druckleitungssystem 13 ange schlossen, dem ein Drucksensor 17 zugeordnet ist, dessen dem Kraftstoffdruck im Druckleitungssystem 13 entsprechendes Ausgangssignal einer Steuerschaltung 18 zugeführt ist, die in nicht näher dargestellter Weise die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors überwacht und in Abhängigkeit davon die einzelnen Betriebsparameter des Verbrennungsmotors, wie z. B. Zündzeitpunkt, Einspritzzeitpunkt, einzuspritzende Kraftstoffmenge und dergleichen steuert.

Um über die Druckleitung 15 Kraftstoff mit einem bestimmten geregelten Vordruck an die Niederdruckseite der Hochdruck pumpe 11 zu liefern, ist der Kraftstoffförderpumpe 10 eine Druckregeleinrichtung zugeordnet. Diese Druckregeleinrich tung- kann z. B. von der Kraftstoffförderpumpe 10 selbst ge bildet werden, wenn deren Förderleistung einstellbar ist, um diese bedarfabhängig steuern zu können.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Druckregelein richtung ein Druckregler 19 vorgesehen, der mit der Druck leitung 15 über eine Leitung 20 ist verbunden. Die Auslass seite des Druckreglers 19 liefert überschüssigen Kraftstoff zurück in den Kraftstofftank 12. Der Druckregler 19 kann da bei so umschaltbar ausgebildet sein, dass er den Vordruck in der Druckleitung 15 entweder auf einem ersten, relativ nie drigen Wert, z. B. etwa 3 Bar, oder auf einen zweiten relativ hohen Wert, z. B. 8 bis 10 Bar, begrenzt. Es ist jedoch auch möglich, einen Druckregler 19 vorzusehen, der so steuerbar ist, dass er den Vordruck in der Druckleitung 15 auf prak tisch jeden beliebigen. Wert zwischen einem ersten, relativ niedrigen und einem zweiten, relativ hohen Wert begrenzen kann. Hierzu wird der Druckregler 19 so ausgebildet, dass der Begrenzungsdruck, also der Druck, auf den der Vordruck in der Druckleitung 15 eingestellt wird, mit Hilfe der För derleistung der Kraftstoffförderpumpe 10 einstellbar ist.

Um eine Dampfblasenbildung in der Hochdruckpumpe 11 zu ver meiden, sind ein oder mehrere Kühlkanäle 21 vorgesehen, von denen nur einer dargestellt ist, durch die ein Kühlmittel strom gegen ein rein schematisch angedeutetes Pumpengehäuse 22 geleitet wird. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel dienen der bzw. die Kühlkanäle 21 zum Zuführen von Umgebungsluft zum Pumpengehäuse 22, das in nicht näher dargestellter Weise Wärmeabführflächen, beispielsweise Kühl rippen oder dergleichen, aufweist, an denen der durch den bzw. die Kühlkanäle geführten Kühlluftstrom Wärme vom Pum pengehäuse aufnimmt und davon abführt.

Zweckmäßigerweise ist in dem oder den Kühlkanälen ein Lüfter 23 angeordnet, der vorzugsweise von der Steuerschaltung 18 bedarfsabhängig gesteuert werden kann. Bei mehreren Kühlka nälen ist dabei zweckmäßigerweise ein Lüfter so in einem ge meinsamen Bereich der Kühlkanäle angeordnet, dass er den Kühlluftstrom in allen Kühlkanälen erzeugt.

Um über den von der Steuerschaltung 18 steuerbaren Lüfter 23 den Kühlluftstrom bedarfsabhängig zu steuern, ist im oder am Pumpengehäuse 22 ein Temperaturfühler 24 zur Überwachung Temperatur der Hochdruckpumpe 11 angeordnet, dessen Aus gangssignal der Steuerschaltung 18 zugeführt ist.

Während des normalen Betriebs des Verbrennungsmotors wird von der Kraftstoffförderpumpe 10 unter einem relativ niedri gen Vordruck stehender Kraftstoff über die Druckleitung 15 zur Hochdruckpumpe 11 geliefert, die über das Druckleitungs system 13 die Einspritzventile 14 mit unter Hochdruck ste hendem Kraftstoff versorgt. Dabei wird die Hochdruckpumpe 11 durch den mittels des oder der Kühlkanäle geführten Kühl luftstroms gekühlt, so dass die Temperatur der Hochdruckpum pe unter der kritischen Betriebstemperatur, bei der eine Dampfblasenbildung im Kraftstoff einsetzt, gehalten wird.

Steigt die Temperatur der Hochdruckpumpe 11 unter bestimmten Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors an, so wird zu nächst die Kühlung intensiviert, indem der Lüfter 23 von der Steuerschaltung 18 eingeschaltet oder auf eine einen höheren Kühlluftstrom bewirkende höhere Betriebsstufe umgeschaltet wird.

Ist jedoch keine Verstärkung der Kühlung möglich, oder steigt die Temperatur des Pumpengehäuses 22 bzw. der Hoch druckpumpe 11 trotz stärkerer Kühlung weiter an und über steigt die kritische Betriebstemperatur, so wird von der Steuerschaltung 18 eine Erhöhung des Vordrucks in der Druck leitung 15 veranlasst. Hierzu stellt die Steuerschaltung 18 eine höhere Förderleistung der Kraftstoffförderpumpe 10 ein und schaltet den Druckregler 19 so um, dass er den Vordruck in der Druckleitung 15 auf einen relativ hohen Wert be grenzt.

Wird ein Druckregler 19 verwendet, bei dem die Höhe des Be grenzungsdrucks von der Durchflussrate abhängt, so ist es möglich, durch eine entsprechende Steuerung der Förderlei stung der Kraftstoffförderpumpe 10 den Vordruck in der Druckleitung 15 praktisch auf jeden beliebigen Wert zwischen dem unteren, normalen Vordruck und einem maximal zulässigen oberen Vordruck einzustellen. Dies ermöglicht es, den Vor druck in der Druckleitung 15 jeweils nur so weit zu erhöhen, dass die druckabhängige kritische Betriebstemperatur der Hochdruckpumpe gerade oberhalb der Temperatur der Hochdruck pumpe gehalten wird.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausgestaltung einer erfindungsge mäßen Kraftstoffzuführvorrichtung, bei der aus einem Tank 12 Kraftstoff von einer Förderpumpe 10 über eine Druckleitung 15 an eine Hochdruckpumpe 11 geliefert wird, die unter Hoch druck stehenden Kraftstoff über eine weitere Druckleitung 16 einem Druckleitungssystem 13 zuführt, an das ein oder mehre re Einspritzventile 14 zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennkammern eines Verbrennungsmotors oder in deren Ansaug bereich angeschlossen sind. Um den Vordruck in der Drucklei tung 15 entsprechend den Betriebsbedingungen der Hochdruck pumpe 11 einstellen zu können, ist ein Druckregler 19 über eine Leitung 20 mit der Druckleitung 15 verbunden. Der Druckregler 19 umfasst ein erstes Druckbegrenzungsventil 25, dessen Einlassseite über eine Ventileinrichtung 26 und die Leitung 20 mit der Druckleitung 15 verbunden ist. Das erste Druckbegrenzungsventil 25 dient zur Begrenzung des Vordrucks auf einen ersten, niedrigen Wert während des Normalbetriebs. Parallel zum ersten Druckbegrenzungsventil 25 ist ein zwei tes Druckbegrenzungsventil 27 geschaltet, das den Vordruck in der Druckleitung 15 auf einen zweiten, maximalen Wert, z. B. 8 bis 10 Bar, begrenzt.

Die Ventileinrichtung 26 kann im einfachsten Fall ein Ab sperrventil sein, so dass der Druckregler 19 so umgeschaltet werden kann, dass er den Vordruck entweder auf den Normal wert oder auf den Maximalwert begrenzt. Es ist jedoch auch möglich, dass die Ventileinrichtung 26 eine Drosseleinrich tung ist, die ein Drosselventil aufweist, das so ausgebildet ist, dass der Durchflusswiderstand bei zunehmendem durch strömendem Kraftstoff überproportional zunimmt, so dass der Begrenzungsdruck in Abhängigkeit von der Förderleistung der Kraftstoffförderpumpe 10 gesteuert werden kann.

Zur Kühlung der Hochdruckpumpe 11 ist ein Kühlkanal 31 vor gesehen, über den ein flüssiges Kühlmittel, z. B. Kühlwasser aus dem Motorkühlsystem oder Kältemittel aus einem Kältemit telkreislauf eines Klimasystems, zur Hochdruckpumpe 11 ge führt wird. Der Kühlkanal 31, in dem ein von einer Steuer schaltung 18 betätigbares Absperrventil 32 angeordnet ist, mündet in einen nicht näher dargestellten Kühlkanal im Inne ren eines Pumpengehäuses 22 der Hochdruckpumpe 11. Der Aus lass des im Pumpengehäuse 22 vorgesehenen Kühlkanals ist über eine Rücklaufleitung 33 mit dem Motorkühlsystem oder dem Klimasystem verbunden. Wird zur Kühlung der Hochdruck pumpe 11 ein Kühlwasserteilstrom aus dem Motorkühlsystem ab gezweigt, so ist der Kühlkanal 31 zweckmäßigerweise mit dem Vorlauf des Motorkühlsystems, also mit der Auslassseite des Motorkühlers verbunden, während die Rücklaufleitung 33 zweckmäßigerweise vor dem Motorkühler einmündet.

Um die Temperatur der Hochdruckpumpe 11 zu erfassen, ist im oder - wie dargestellt - am Pumpengehäuse 22 ein Temperatur fühler 24 angeordnet. Zur Erfassung der Kühlwassertemperatur ist ein weiterer Temperaturfühler 34 in oder am Kühlkanal 31 angebracht. Die Ausgangssignale der Temperaturfühler 24 und 34 sind an die Steuerschaltung 18 geführt.

Anhand von Fig. 3 wird im folgenden die Arbeitsweise der in Fig. 2 dargestellten Kraftstoffzuführvorrichtung während des normalen Betriebs eines Verbrennungsmotors beschrieben.

Sobald der Verbrennungsmotor gestartet ist, also sobald die Startphase beendet ist und die Hochdruckpumpe 11 die Ein spritzventile 14 über das Druckleitungssystem 13 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt, wird auch die Küh lung der Hochdruckpumpe 11 aktiviert. Nach dem Start der Kühlungssteuerung wird zunächst im Schritt S11 mit Hilfe des Temperaturfühlers 34 die Temperatur T_KS des Kühlwasserstroms und mit Hilfe des Temperaturfühlers 24 die Temperatur T_HDP erfasst. Im Schritt S12 wird festgestellt, ob die Temperatur T_KS des Kühlwassers höher ist als die Temperatur T_HDP der Hochdruckpumpe 11. Da dies normalerweise nicht der Fall ist, geht die Steuerung weiter zum Schritt S13, in dem überprüft wird, ob der Kühlstrom geöffnet ist, also ob das Absperrven til 32 im Kühlkanal 31 geöffnet ist. Ist dies nicht der Fall, so wird das Absperrventil 32 geöffnet. Danach wird im Schritt S14 festgestellt, ob die Temperatur T_HDP der Hoch druckpumpe 11 höher ist als eine erste kritische Betrieb stemperatur T_k1. Ist dies nicht der Fall, so wird im Schritt S15 überprüft, ob der niedrige Vordruck in der Druckleitung 15 eingestellt ist und, falls nicht, eingestellt. Im Schritt S16 wird somit der Normalbetrieb erkannt und die Steuerung kehrt zum Schtitt S11 zurück, um erneut die Temperatur T_KS des Kühlwassers und die Temperatur T_HDP der Hochdruckpumpe zu erfassen.

Wird im Schritt S14 festgestellt, dass die Temperatur T_HDP der Hochdruckpumpe 11 höher ist als die kritische Betrieb stemperatur T_k1 so geht die Steuerung weiter zu Schritt S17 und erhöht den Vordruck in der Druckleitung 15 durch eine entsprechende Steuerung des Druckreglers 19 und/oder der Kraftstoffförderpumpe 10. Sobald der Vordruck erhöht ist, wird mit der Temperaturüberwachung in Schritt S11 fortgefah ren.

Wird unter extremen Betriebsbedingungen festgestellt, dass die Temperatur T_KS des Kühlwasserstroms höher ist als die Temperatur T_HDP der Hochdruckpumpe 11, so verzweigt die Steuerung im Schritt S12 zum Schritt S18 und sperrt den Kühlstrom mit Hilfe des Absperrventils 32 ab. Anschließend wird im Schritt S19 überprüft, ob die Temperatur T_HDP höher ist als die kritische Betriebstemperatur T_k1. Ist dies nicht der Fall, so wird im Schritt S15' der niedrige Vordruck ein gestellt und die Steuerung fährt mit der Temperaturüberwa chung fort.

Übersteigt jedoch die Temperatur T_HDP der Hochdruckpumpe 11 die kritische Betriebstemperatur T_k1, so wird im Schritt S17' durch die Steuerschaltung 18 mit Hilfe des Druckreglers 19 und/oder der Kraftstoffförderpumpe 10 der Vordruck in der Druckleitung 15 erhöht. Anschließend wird wiederum im Schritt S11 mit der Temperaturüberwachung fortgefahren.

Ist bei der in Fig. 2 dargestellten Kraftstoffzuführvor richtung zusätzlich zu dem gezeigten Kühlmittelstrom eine Luftkühlung mit einem von der Steuerschaltung 18 steuerbaren Lüfter 23 vorgesehen, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, so wird beim Betrieb der Kraftstoffzuführvorrichtung nach einer Vordruckerhöhung im Schritt S17 oder S17' zunächst noch überprüft, ob die Temperatur T_HDP der Hochdruckpumpe 11 grö ßer ist als eine zweite höhere kritische Betriebstemperatur T_k2. Ist dies nicht der Fall, so wird im Schritt S21 der Lüfter ausgeschaltet oder ausgeschaltet gehalten, und die Steuerung kehrt zurück zur Temperaturüberwachung in Schritt S11. Wird jedoch im Schritt S20 festgestellt, dass die Tem peratur T_HDP der Hochdruckpumpe 11 höher ist als die zweite obere kritische Betriebstemperatur T_k2, so wird im Schritt S22 der Lüfter 23 zugeschaltet, um anschließend im Schritt S11 mit der Temperaturüberwachung fortzufahren.

Bei der beschriebenen Betriebsweise der erfindungsgemäßen Kraftstoffzuführvorrichtung ist die Dauer der Kühlstromab sperrung, der Vordruckerhöhung und die Dauer des Lüfterbe triebs abhängig von den Temperaturbedingungen. Es ist jedoch auch möglich, mit Hilfe von entsprechenden Zeitgebern eine feste oder eine variable Zeitdauer für die Kühlstromabsper rung, die Vordruckerhöhung und den Lüfterbetrieb vorzugeben. Dabei kann auch der vom Betrieb des Verbrennungsmotors ab hängige Kraftstoffdurchsatz durch die Hochdruckpumpe 11, der eine zusätzliche Kühlung der Hochdruckpumpe 11 bewirkt, be rücksichtigt werden.

Da die kritischen Betriebstemperaturen T_k1 und T_k2 nicht nur vom von Außen wirkenden Vordruck, sondern vorrangig vom Dampfdruck des Kraftstoffs und insbesondere vom Dampfdruck der einzelnen Kraftstoffbestandteile und damit auch von der Kraftstoffzusammensetzung abhängen, erfolgt die Festlegung der für den Betrieb der Hochdruckpumpe 11 kritischen Be triebstemperaturen T_k1, T_k2 unter Berücksichtigung des je weiligen aktuellen Vordrucks und unter Berücksichtigung des eingesetzten Kraftstoffs mit einer entsprechenden Sicher heitsreserve. Zur Berücksichtigung des jeweiligen Kraft stoffs bei der Festlegung der kritischen Betriebstemperatu ren könnte beispielsweise über eine Betankungserkennung, für die z. B. ein Tankstandgeber ausgewertet wird, verdampfungs freudiger Frisch-Kraftstoff erkannt und berücksichtigt wer den. Ist dabei der Kraftstoffdampfdruck durch Modell oder Messung bekannt, so ist eine genauere Anpassung der kriti schen Betriebstemperaturen an den jeweiligen Siedepunkt des Kraftstoffs möglich.

Anstelle der dargestellten direkten Messung der Temperaturen T_KS und T_HDP des Kühlstroms bzw. der Hochdruckpumpe 11 kön nen diese Temperaturen unter Verwendung geeigneter Modelle auch aus bekannten Größen, wie z. B. Motortemperatur, Ansaug lufttemperatur, Fahrzeuggeschwindigkeit, Ansteuerung des Mo torlüfters usw. abgeschätzt werden.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Kühlung der Hochdruck pumpe 11 wird deren Temperatur T_HDP während des größten Teils der Betriebszeit des Verbrennungsmotors unterhalb der ersten kritischen Betriebstemperatur T_k1 gehalten. Somit ist während des größten Teils der Motorbetriebsdauer ein niedri ger Vordruck ausreichend. Nur unter extremen Betriebsbedin gungen muss also eine Druckumschaltung vorgenommen werden. Dadurch wird insbesondere die Belastung der mit einem Elek tromotor arbeitenden Kraftstoffförderpumpe 10 erheblich re duziert, so dass deren Lebensdauer erhöht wird. Darüber hin aus wird auch die mittlere Leistungsaufnahme der Kraftstoff förderpumpe 10, also des die Kraftstoffförderpumpe 10 an treibenden Elektromotors deutlich reduziert, wodurch die Bordnetzbelastung, der Kraftstoffverbrauch und eine Tankauf heizung vermindert werden.

Claims

1. Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Kraftstoffförderpumpe (10), die unter Vordruck stehenden Kraftstoff einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe (11) zuführt, die hochdruckseitig mit wenigstens einem Einspritz ventil (14) verbunden ist, um dem oder den Einspritzventilen (14) unter Hochdruck stehenden Kraftstoff zuzuführen, da durch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (11) ein Kühlmittelstrom über zumindest einen Kühlkanal (21, 31) zuführbar ist, um die Temperatur (T_HDP) der Kraftstoff- Hochdruckpumpe (11) unterhalb einer kritischen Betriebstem peratur (T_K1) zu halten.

2. Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (11) zum Kühlen Luft durch den Kühlkanal (21) als Kühlmittel zuführ bar ist.

3. Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass dem zumindest einem Kühlkanal ein Lüfter (23) zugeordnet ist, um den Kühlluftstrom durch den Kühlka nal (21) zu erzeugen.

4. Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, dass der Lüfter (23) in Abhängigkeit von der Temperatur der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (11) und der kriti schen Betriebstemperatur (T_K) steuerbar ist.

5. Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (11) zum Kühlen eine Kühlflüssigkeit durch den Kühlkanal (31) als Kühlmittel zuführbar ist.

6. Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, dass als Kühlmittel Kühlwasser aus dem Kühlsy stem des Verbrennungsmotors abgeleitet wird.

7. Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, da durch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Kühlmittelzu fuhr ein Absperrventil (32) vorgesehen ist, das von einer Steuerschaltung (18) in Abhängigkeit von der Temperatur (T_KS) des Kühlmittels und von der Temperatur (T_HDP) der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (11) betätigbar ist.

8. Kraftstoffzuführvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffför derpumpe (10) eine Druckregeleinrichtung (19) zugeordnet ist, um den der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (11) niederdruck seitig zugeführten Kraftstoffdruck einstellen zu können.

9. Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, dass die Druckregeleinrichtung einen ausgangs seitig an die Kraftstoffförderpumpe (10) angeschlossenen Druckregler (19) umfasst, der von einer Steuerschaltung steuerbarer ist.

10. Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, dass der Druckregler (19) so steuerbar ist, dass der der Niederdruckseite der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (11) zugeführte Druck auf eine ersten oder einen zweiten Wert begrenzbar ist.

11. Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, dass der Druckregler (19) so steuerbar ist, dass der der Niederdruckseite der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (11) zugeführte Druck variabel regelbar ist.

12. Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 9 bis 11, da durch gekennzeichnet, dass der Druckregler (19) ein erstes und ein zweites Druckbegrenzungsventil (25, 27) aufweist, die parallel geschaltet sind, und eine Druckbegrenzung auf einen ersten bzw. einen zweiten Druck ermöglichen.

13. Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Steuerschaltung (18) betä tigbares Absperrventil (26) mit dem Druckbegrenzungsventil (25) für den niedrigen Druck in Reihe geschaltet ist.

14. Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine steuerbare Drosseleinrichtung mit dem Druckbegrenzungsventil (25) für den niedrigen Druck in Reihe geschaltet ist.

15. Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung ein Drosselven til aufweist, das so ausgebildet ist, dass der Druchflusswi derstand bei zunehmendem durchströmenden Kraftstoff überpro portional zunimmt.

16. Kraftstoffzuführvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Kühl kanäle (21, 31) vorgesehen sind, von denen der eine (21) Luft und der andere (31) Wasser als Kühlmittel der Kraft stoff-Hochdruckpumpe (11) zuführen.