EP2476890B1 - Versorgungsvorrichtung mit einer Kraftstoffördereinrichtung und Verwendung einer dahingehenden Versorgungsvorrichtung - Google Patents
Versorgungsvorrichtung mit einer Kraftstoffördereinrichtung und Verwendung einer dahingehenden Versorgungsvorrichtung Download PDFInfo
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- EP2476890B1 EP2476890B1 EP12000153.2A EP12000153A EP2476890B1 EP 2476890 B1 EP2476890 B1 EP 2476890B1 EP 12000153 A EP12000153 A EP 12000153A EP 2476890 B1 EP2476890 B1 EP 2476890B1
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- F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
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- F02M37/0041—Means for damping pressure pulsations
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- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/31—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements
- F02M2200/315—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements for damping fuel pressure fluctuations
Definitions
- the invention relates to a supply device with a fuel delivery device for a fuel collector, in particular for a common rail injection device of an internal combustion engine, with the features in the preamble of claim 1.
- the invention further relates to a use of a pertinent supply device.
- fuel injectors are pump-nozzle devices or pump-line devices, such as storage-injection systems (common rail) is used.
- common rail injection systems make it possible to adapt the injection pressure to the respective load and the speed of the relevant internal combustion engine.
- the fuel for such fuel injectors is in a conventional manner with supply devices with a fuel delivery from a fuel tank by means of a fuel pump via a fuel line promoted the pertinent, designed as a common rail injector fuel pickup.
- the DE 199 10 970 A1 describes a fuel injection device with a arranged between a pressure accumulator space and a nozzle chamber pressure booster unit whose pressure chamber is connected via a pressure line to the nozzle chamber, and with a connected to the pressure accumulator chamber bypass line.
- the DE 102 47 210 A1 describes a fuel injection device for internal combustion engines having a fuel injector acted upon by a high-pressure fuel source and a pressure intensifier having a movable pressure interrupter, which is arranged between the fuel injector and the high-pressure source, which separates a connectable to the high-pressure source via a high-pressure line working space from a fuel injector acting high-pressure chamber, by Filling a back space of the pressure booster with fuel and by emptying the rear space of fuel, the fuel pressure in the high pressure chamber is variable.
- the EP 1 387 079 A1 describes a common rail fuel injection system with a high-pressure pump, which supplies the rail system with fuel via a flow rate control, to which in turn fuel injectors for fuel injection of each cylinder of an internal combustion engine are connected.
- the high-pressure pump is supplied with fuel via a low-pressure feed pump, wherein the low-pressure feed pump draws fuel from a tank and forwards it via a fuel filter to the high-pressure pump.
- the operating pressure in the rail system is regulated by means of an electronic control unit.
- the DE 197 41 297 A1 shows a fuel supply system of an internal combustion engine. Fuel is pumped from a tank to a distribution unit by a pump. Between the pump and the distributor unit, a spring-loaded pressure accumulator for the fuel is provided. The accumulator is controlled by a valve which is connected in parallel to the pump.
- From the DE 10 2005 059 160 A1 shows a fuel system for an internal combustion engine, in which the fuel is conveyed from a tank to a distribution bar by two feed pumps connected in series. Between the feed pumps, a check valve and a spring-loaded pressure accumulator are provided.
- the DE 101 49 412 C1 describes a generic supply device with a fuel delivery device for a fuel pickup, in particular for a common rail injector of an internal combustion engine, with at least one fuel tank, is conveyed from the fuel via a fuel line to the fuel consumer, wherein a biasing device formed by a hydraulic accumulator for the hydraulic bias of Fuel is provided in the fuel line in the direction of the fuel pickup, wherein the biasing means is provided adjacent to a biasing side with an energy storage such that fuel injected at a preselectable pressure is stored at this pressure level in the biasing means, wherein for performing a charge and / or discharge cycle between the pretensioner and the fuel line, a drive unit is provided, which is a connecting line between the biasing means and the fuel line such that at least the connecting line is partially blocked or released, wherein the energy storage is formed from a compressible medium in the form of a gas supply and wherein the fuel delivery device has at least a first conveyor unit and a second conveyor unit.
- the known supply devices with a fuel delivery device are in particular in need of improvement in relation to the pressure build-up in their fuel line.
- a cold start behavior of an internal combustion engine which is supplied by a common rail injector with fuel, improved.
- a device for damping pressure pulsations in a fluid system is known from DE 103 27 408 A1 out.
- the invention has for its object to provide a supply device with a fuel delivery device whose performance is improved.
- the hydraulic accumulator is a membrane, piston or bellows accumulator, that blocking means prevent unwanted backflow of the fuel from the hydraulic accumulator in the direction of the first delivery unit and that the pretensioning device in the fuel line between the first and second delivery unit the connection line and the drive unit provided therein is switched on.
- the biasing device is formed from a hydraulic accumulator in the form of a diaphragm, piston or bellows, can be achieved by the choice of hydraulic accumulator types basically different pressure levels in the fuel delivery line or make the total cost of the supply device.
- Said first and second delivery unit may be formed as a low pressure pump or high pressure pump.
- blocking means are provided according to the invention, in particular in the form of a check valve, which prevent unwanted backflow of the fuel in the direction of the first conveyor unit.
- the biasing means is introduced via the connecting line with the drive unit between the first and second delivery unit in the fuel line.
- the first delivery unit can provide fuel at a lower pressure and the second delivery unit can provide fuel at high pressure to the fuel collector.
- the input side of the second delivery unit fuel is present at a defined pressure level fitting. Cavitation in the second conveyor unit is prevented by this structural measure.
- the biasing means ensures that in the fuel line constantly a fuel pressure is applied, which is adapted to supply a fuel pickup and preferably a high-pressure fuel source with fuel at a suitable pressure level.
- a fuel pressure is applied, which is adapted to supply a fuel pickup and preferably a high-pressure fuel source with fuel at a suitable pressure level.
- pressure fluctuations of the fuel pressure in the pertinent injector at the start of an internal combustion engine are thereby avoided.
- emissions of the internal combustion engine can thereby be reduced in addition to an improved starting behavior of the internal combustion engine.
- a means is provided by the drive unit for supplying fuel to or from the biasing device as a function of the different operating phases of the fuel pickup.
- the first conveyor unit supplies fuel in a charging cycle to a biasing side of the biasing device, in a discharge cycle Releases fuel under bias in the assignable fuel line again.
- fuel can be conveyed to a biasing side of the pretensioning device during operation of the internal combustion engine as well as before or after operation of the internal combustion engine, and can also be withdrawn again.
- the biasing device thus causes via the hydraulic bias of the fuel in the fuel line also a feed possibility of fuel in the pertinent fuel line.
- the drive unit can be designed as a valve, in particular as a 2/2-way switching valve. Also by this constructive measure, the manufacturing cost of the supply device can make advantageous.
- a branch line may be provided, which opens onto the energy storage side of the biasing device.
- a fuel filter device may be provided between the first conveyor unit and the blocking means in order to be able to supply prefiltered fuel to the second conveyor unit.
- the biasing device is advantageously switched into the discharge cycle at the beginning of the starting process and at the beginning of the operation of the first conveying unit.
- the biasing device thus assists both the pressurization of fuel in the fuel delivery line and the delivery of fuel in the fuel delivery line to the first delivery unit.
- the common rail system is directly supplied with fuel via the biasing device, even if the respective delivery unit due to the cold start process only one can apply low flow rate.
- the biasing device serves as a kind of bridging until the normal high pressure supply is ensured.
- Fig. 1 is shown in a schematic circuit diagram as a whole designated 1 supply device with a fuel delivery device 3 for conveying fuel for a fuel pickup 5.
- the fuel collector 5 is in the in the Fig. 1 to 5 shown embodiments of the supply device 1 shown as a common rail injection device 7 for a diesel internal combustion engine not shown in detail.
- the supply device 1 has a fuel tank 9, is conveyed from the fuel via a fuel line 11 to the fuel pickup 5. Further, to the supply device 1 is a biasing means 13 belonging to the hydraulic bias of the fuel in the fuel line 11 in the direction of the fuel pickup fifth
- a first conveyor unit 15 is introduced, which supplies fuel in a charging cycle to a biasing side 17 of the biasing device 13.
- the biasing device 13 further comprises an energy storage 19, which serves to stockpiled fuel fed on the biasing side 17 with a predetermined elevated pressure level in the biasing device 13.
- the biasing means 13 is connected between the first and the second conveyor unit in the fuel line 11.
- the first delivery unit 15 provides fuel of lower pressure and the second delivery unit 21 high pressure fuel to the fuel pickup 5 available.
- a drive unit 23 For carrying out a charging and / or discharging cycle between the pretensioning device 13 and the fuel line 11, a drive unit 23 is provided, which controls a connecting line 25 between the pretensioning device 13 and the fuel line 11 so that at least the connecting line 25 is partially blocked or released.
- the biasing device 13 is formed in the embodiments shown from a hydraulic accumulator 27, which in the form of a membrane memory (see. Fig. 1 and Fig. 4 ) or in the form of a piston accumulator (cf. Fig. 2 and Fig. 3 ) or in the form of a bellows storage (cf. Fig. 5 ) is trained.
- a hydraulic accumulator 27 which in the form of a membrane memory (see. Fig. 1 and Fig. 4 ) or in the form of a piston accumulator (cf. Fig. 2 and Fig. 3 ) or in the form of a bellows storage (cf. Fig. 5 ) is trained.
- the drive unit 23 is formed from a valve 33, in particular from a 2/2-way switching valve.
- the first conveyor unit 15 is designed as a low pressure pump and the second conveyor unit 21 is formed as a high pressure pump.
- the respective delivery unit in particular in the form of the high-pressure pump could also be a pressure booster (not shown) occur.
- blocking means 35 are introduced in the form of a check valve 37 in the fuel line 11.
- a branch line 41 is provided, which comes from a fuel return line 39 from the fuel pickup 5 coming to the side with the energy storage 19 of the biasing device 13.
- the energy storage 19 may be supported in its effect on the biasing side 17 of the hydraulic accumulator 27.
- a fuel filter device 43 is introduced into the fuel line 11 between the blocking means 35 and the first conveying unit 15.
- the embodiments differ in the Fig. 1 to 5 In particular, by various types of drive unit 23.
- the drive unit 23 is formed as an electrically operated spring-centered 2/2-way switching valve, however, individual valve elements 45 of the valves 23 shown are formed differently from each other.
- the initial positions of the valve elements 45 of all valves 23 shown is a "closed position" in that the connecting line 25 is closed by the valve element 45, wherein in the embodiment in FIG Fig. 3 a check valve 47 and in the embodiment in Fig. 4 a lock block 49 is used with two oppositely acting check valves.
- valve element 45 By energizing the relevant valve 23, which takes place via a control device, not shown, depending on the charge or discharge cycle to be carried out with the biasing means 13, the valve element 45 in all embodiments of Fig. 1 to 5 moved to an "open position" to the effect that the connecting line 25 is opened by moving the valve member 45 in the direction of the figures to the right to a passage position.
- Fuel can in this case from the bias side 17 of the relevant Hydro Itemss 27 are introduced into the fuel line 11 under pressure of the prevailing pressure levels, wherein the further flow direction of the fuel in the fuel line 11 in the direction of the second conveyor unit 21 is predetermined by the respective blocking means 35.
- this switching position of the valve element 45 also corresponds to the switching position in which the hydraulic accumulator 27 is refilled with fuel.
- the operation of the first conveyor unit 15 serves this purpose.
- a bypass line 51 bridging the valve 23 is introduced into the connection line 25.
- bypass line 51 in turn from the fuel line 11 in the direction of the hydraulic accumulator 27 overflowable check valve 53 is mounted.
- the check valve 53 can ensure the charging cycle of the hydraulic accumulator 27 independently of the respective switching position of the valve element 45.
- the supply device 1 shown can so far to improve the cold start characteristics of an internal combustion engine, not shown, of which only the common rail injector 7 in the form of a high-pressure rail 55, are connected to the four fuel injectors 57 contribute, by at the latest at the beginning of the starting process the internal combustion engine and the operation of the first conveyor unit 15, the biasing means 13 is switched by the respective drive unit 23 in a discharge cycle.
- a further fuel filter device 59 is provided between the fuel tank 9 and the first conveyor unit 15 in order to clean off the tank contents before being supplied to the pertinent low-pressure pump 15.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Versorgungsvorrichtung mit einer Kraftstofffördereinrichtung für einen Kraftstoffabnehmer, insbesondere für eine Common-Rail-Einspritzeinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine, mit den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung einer dahingehenden Versorgungsvorrichtung.
- Zur Kraftstoffversorgung von Brennräumen, insbesondere von selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen, wie Dieselmotoren, können druckgesteuerte oder hubgesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtungen eingesetzt werden. Als Kraftstoffeinspritzeinrichtungen kommen Pumpen-Düsen-Einrichtungen oder Pumpen-Leitungs-Einrichtungen, wie Speichereinspritzsysteme (Common-Rail) zum Einsatz. Derartige Common-Rail-Einspritzsysteme ermöglichen den Einspritzdruck an die jeweilige Last und die Drehzahl der betreffenden Verbrennungskraftmaschine anzupassen. Zur Erzielung hoher spezifischer Leistungen derartiger Verbrennungskraftmaschinen und zur Minimierung der Emissionen dahingehender Verbrennungskraftmaschinen ist ein möglichst hoher Einspritzdruck angestrebt. Der Kraftstoff für derartige Kraftstoffeinspritzeinrichtungen wird in an sich bekannter Weise mit Versorgungsvorrichtungen mit einer Kraftstofffördereinrichtung von einem Kraftstoffbehälter mit Hilfe einer Kraftstoffpumpe über eine Kraftstoffleitung an den dahingehenden, als Common-Rail-Einspritzeinrichtung gebildeten Kraftstoffabnehmer gefördert.
- Die
DE 199 10 970 A1 beschreibt eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer zwischen einem Druckspeicherraum und einem Düsenraum angeordneten Druckübersetzungseinheit, deren Druckkammer über eine Druckleitung mit dem Düsenraum verbunden ist, und mit einer an den Druckspeicherraum angeschlossenen Bypass-Leitung. - Die
DE 102 47 210 A1 beschreibt eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Verbrennungskraftmaschinen mit einem von einer Kraftstoffhochdruckquelle beaufschlagbaren Kraftstoffinjektor und einem ein bewegbares Druckübersetzungselement aufweisenden Druckübersetzer, der zwischen dem Kraftstoffinjektor und der Hochdruckquelle angeordnet ist, welcher einen mit der Hochdruckquelle über eine Hochdruckleitung verbindbaren Arbeitsraum von einem den Kraftstoffinjektor beaufschlagenden Hochdruckraum trennt, wobei durch Befüllung eines Rückraumes des Druckübersetzers mit Kraftstoff und durch Entleerung des Rückraumes von Kraftstoff der Kraftstoffdruck im Hochdruckraum variierbar ist. - Die
EP 1 387 079 A1 beschreibt ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Hochdruckpumpe, welche über eine Durchflussmengensteuerung das Rail-System mit Kraftstoff versorgt, an welchem wiederum Kraftstoff-Injektoren zur Kraftstoffeinspritzung eines jeden Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine angeschlossen sind. Die Hochdruckpumpe wird über eine Niederdruck-Förderpumpe mit Kraftstoff versorgt, wobei die Niederdruck-Förderpumpe Kraftstoff aus einem Tank ansaugt und über ein Kraftstofffilter an die Hochdruckpumpe weiterleitet. Der Betriebsdruck im Rail-System wird mittels einer elektronischen Steuereinheit geregelt. - Die
DE 197 41 297 A1 zeigt ein Brennstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine auf. Kraftstoff wird durch eine Pumpe aus einem Tank zu einer Verteilereinheit gefördert. Zwischen der Pumpe und der Verteilereinheit ist ein federbeaufschlagter Druckspeicher für den Kraftstoff vorgesehen. Der Druckspeicher wird durch ein Ventil, das zu der Pumpe parallelgeschaltet ist, gesteuert. - Aus der
DE 10 2005 059 160 A1 geht ein Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine hervor, bei der Kraftstoff aus einem Tank zu einer Verteilerleiste durch zwei in Reihe geschaltete Förderpumpen gefördert wird. Zwischen den Förderpumpen sind ein Rückschlagventil und ein federbeaufschlagter Druckspeicher vorgesehen. - Die
DE 101 49 412 C1 beschreibt eine gattungsgemäße Versorgungsvorrichtung mit einer Kraftstofffördereinrichtung für einen Kraftstoffabnehmer, insbesondere für eine Common-Rail-Einspritzeinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine, mit zumindest einem Kraftstoffbehälter, aus dem Kraftstoff über eine Kraftstoffleitung an den Kraftstoffabnehmer gefördert ist, wobei eine aus einem Hydrospeicher gebildete Vorspanneinrichtung zur hydraulischen Vorspannung des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung in Richtung des Kraftstoffabnehmers vorhanden ist, wobei die Vorspanneinrichtung neben einer Vorspannseite mit einem Energiespeicher derart versehen ist, dass mit vorgebbarem Druck eingespeister Kraftstoff auf diesem Druckniveau in der Vorspanneinrichtung bevorratet ist, wobei für das Durchführen eines Lade- und/oder Entladezyklus zwischen der Vorspanneinrichtung und der Kraftstoffleitung eine Ansteuereinheit vorgesehen ist, die eine Verbindungsleitung zwischen der Vorspanneinrichtung und der Kraftstoffleitung derart ansteuert, dass zumindest die Verbindungsleitung teilweise gesperrt oder freigegeben ist, wobei der Energiespeicher aus einem kompressiblen Medium in Form eines Gasvorrates gebildet ist und wobei die Kraftstofffördereinrichtung mindestens eine erste Fördereinheit und eine zweite Fördereinheit aufweist. - Die bekannten Versorgungsvorrichtungen mit einer Kraftstofffördereinrichtung sind insbesondere in Bezug auf den Druckaufbau in ihrer Kraftstoffleitung verbesserungswürdig. Dadurch ist ein Kaltstartverhalten einer Verbrennungskraftmaschine, die von einer Common-Rail-Einspritzeinrichtung mit Kraftstoff versorgt wird, verbessert.
- Eine Vorrichtung zum Dämpfen von Druckpulsationen in einem Fluidsystem geht aus der
DE 103 27 408 A1 hervor. - Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Versorgungsvorrichtung mit einer Kraftstofffördereinrichtung anzugeben, deren Betriebsverhalten verbessert ist.
- Die Aufgabe wird mit einer Versorgungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit und mit einer Verwendung einer Versorgungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Patentanspruch 11 gelöst.
- Gemäß dem Kennzeichen von Anspruch 1 ist vorgesehen, dass der Hydrospeicher ein Membran-, Kolben- oder Balgspeicher ist, dass Blockiermittel eine ungewollte Rückströmung des Kraftstoffes vom Hydrospeicher in Richtung der ersten Fördereinheit verhindern und dass die Vorspanneinrichtung in die Kraftstoffleitung zwischen erster und zweiter Fördereinheit über die Verbindungsleitung und die darin vorgesehene Ansteuereinheit zugeschaltet ist.
- Dadurch, dass die Vorspanneinrichtung aus einem Hydrospeicher gebildet ist in Form eines Membran-, Kolben- oder Balgspeichers, lassen sich durch die Wahl der Hydrospeicher-Bauarten grundsätzlich verschiedene Druckniveaus in der Kraftstoffförderleitung erzielen oder auch die Gesamtkosten der Versorgungsvorrichtung gestalten.
- Die genannte erste und zweite Fördereinheit kann als Niederdruckpumpe bzw. Hochdruckpumpe ausgebildet sein. Um einen unerwünschten Kraftstofffluss von der Vorspanneinrichtung über die erste Fördereinheit hinweg zu verhindern, sind erfindungsgemäß Blockiermittel vorgesehen, insbesondere in Form eines Rückschlagventils, die eine ungewollte Rückströmung des Kraftstoffes in Richtung der ersten Fördereinheit verhindern.
- Die Vorspanneinrichtung ist über die Verbindungsleitung mit der Ansteuereinheit zwischen der ersten und zweiten Fördereinheit in die Kraftstoffleitung eingebracht. Die erste Fördereinheit kann hierbei Kraftstoff mit niedrigerem Druck und die zweite Fördereinheit Kraftstoff mit hohem Druck dem Kraftstoffabnehmer zur Verfügung stellen. Auf diese Weise ist eingangsseitig der zweiten Fördereinheit Kraftstoff auf einem definierten Druckniveau anliegend vorhanden. Kavitation in der zweiten Fördereinheit wird durch diese konstruktive Maßnahme verhindert.
- Durch die Vorspanneinrichtung ist gewährleistet, dass in der Kraftstoffleitung ständig ein Kraftstoffdruck anliegt, der geeignet ist, einen Kraftstoffabnehmer und vorzugsweise eine Kraftstoffhochdruckquelle mit Kraftstoff auf einem geeigneten Druckniveau zu versorgen. Insbesondere Druckschwankungen des Kraftstoffdrucks in der dahingehenden Einspritzeinrichtung beim Start einer Verbrennungskraftmaschine sind dadurch sicher vermieden. Insgesamt lassen sich dadurch neben einem verbesserten Startverhalten der Verbrennungskraftmaschine Emissionen der Verbrennungskraftmaschine reduzieren. Durch die Ansteuereinheit ist zudem ein Mittel geschaffen, um in Abhängigkeit von den verschiedenen Betriebsphasen des Kraftstoffabnehmers Kraftstoff der Vorspanneinrichtung zuzuführen oder von dieser zu entnehmen.
- Vorteilhaft liefert die erste Fördereinheit in einem Ladezyklus Kraftstoff auf eine Vorspannseite der Vorspanneinrichtung, die in einem Entladezyklus Kraftstoff unter Vorspannung in die zuordenbare Kraftstoffleitung wieder abgibt. Durch diese konstruktive Maßnahme kann sowohl während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine als auch vor oder nach dem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine Kraftstoff auf eine Vorspannseite der Vorspanneinrichtung gefördert und auch wieder entnommen werden. Die Vorspanneinrichtung bewirkt über die hydraulische Vorspannung des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung hinaus somit eine Einspeisemöglichkeit von Kraftstoff in die dahingehende Kraftstoffleitung.
- Die Ansteuereinheit kann als Ventil, insbesondere als 2/2-Wege-Schaltventil, ausgebildet sein. Auch durch diese konstruktive Maßnahme lassen sich die Herstellungskosten der Versorgungsvorrichtung vorteilhaft gestalten.
- In einer Kraftstoffrücklaufleitung von dem Kraftstoffabnehmer in Richtung des Kraftstoffbehälters kann eine Abzweigleitung vorgesehen sein, die auf die Energiespeicherseite der Vorspanneinrichtung mündet.
- Zwischen der ersten Fördereinheit und dem Blockiermittel kann eine Kraftstofffiltereinrichtung vorgesehen sein, um vorgefilterten Kraftstoff der zweiten Fördereinheit zuführen zu können.
- Zur Verbesserung der Kaltstarteigenschaften der Verbrennungskraftmaschine wird vorteilhaft mit Beginn des Startvorganges und mit Beginn des Betriebs der ersten Fördereinheit die Vorspanneinrichtung in den Entladezyklus geschaltet. Die Vorspanneinrichtung unterstützt somit sowohl in Bezug auf die Druckbeaufschlagung von Kraftstoff in der Kraftstoffförderleitung als auch in Bezug auf die Förderung von Kraftstoff in der Kraftstoffförderleitung die erste Fördereinheit. Insbesondere wird über die Vorspanneinrichtung das Common-Rail-System unmittelbar mit Kraftstoff versorgt, auch wenn die jeweilige Fördereinheit aufgrund des Kaltstartvorganges nur eine geringe Förderleistung aufbringen kann. Insoweit dient die Vorspanneinrichtung als eine Art Überbrückung, bis die normale Hochdruckversorgung sichergestellt ist.
- Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Versorgungsvorrichtung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele nach der Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt die
- Fig. 1
- einen schematischen Schaltplan eines ersten Ausführungsbeispiels der Versorgungsvorrichtung für eine Kraftstofffördereinrichtung für einen Kraftstoffabnehmer in Form einer Common-Rail-Einspritzeinrichtung einer Dieselbrennkraftmaschine; und
- Fig. 2 bis 5
- weitere Ausführungsbeispiele eines jeweiligen schematischen Schaltplans einer Versorgungsvorrichtung mit einer Kraftstofffördereinrichtung.
- Die Ausführungsformen der
Fig. 2 und5 dienen lediglich der Erläuterung des Hintergrundes der Erfindung und sind nicht Gegenstand eines Anspruches. - In der
Fig. 1 ist in einem schematischen Schaltplan eine als Ganzes mit 1 bezeichnete Versorgungsvorrichtung mit einer Kraftstofffördereinrichtung 3 zur Förderung von Kraftstoff für einen Kraftstoffabnehmer 5 gezeigt. Der Kraftstoffabnehmer 5 ist in den in denFig. 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispielen der Versorgungsvorrichtung 1 als Common-Rail-Einspritzeinrichtung 7 für eine nicht näher gezeigte Dieselverbrennungskraftmaschine dargestellt. Die Versorgungsvorrichtung 1 weist einen Kraftstoffbehälter 9 auf, aus dem Kraftstoff über eine Kraftstoffleitung 11 an den Kraftstoffabnehmer 5 gefördert ist. Ferner ist zu der Versorgungsvorrichtung 1 eine Vorspanneinrichtung 13 gehörig, zur hydraulischen Vorspannung des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung 11 in Richtung des Kraftstoffabnehmers 5. - In der Kraftstoffleitung 11 ist eine erste Fördereinheit 15 eingebracht, die in einem Ladezyklus Kraftstoff auf eine Vorspannseite 17 der Vorspanneinrichtung 13 liefert. Die Vorspanneinrichtung 13 weist ferner einen Energiespeicher 19 auf, der dazu dient, eingespeisten Kraftstoff auf der Vorspannseite 17 mit einem vorgebbaren erhöhten Druckniveau in der Vorspanneinrichtung 13 zu bevorraten. Wie die
Fig. 1 bis 5 zeigen, ist zu der Kraftstofffördereinrichtung 3 mindestens eine weitere, zweite Fördereinheit 21 gehörig, wobei die Vorspanneinrichtung 13 zwischen der ersten und der zweiten Fördereinheit in die Kraftstoffleitung 11 geschaltet ist. Die erste Fördereinheit 15 stellt Kraftstoff niedrigeren Druckes und die zweite Fördereinheit 21 Kraftstoff hohen Druckes dem Kraftstoffabnehmer 5 zur Verfügung. Für das Durchführen eines Lade- und/oder Entladezyklus zwischen der Vorspanneinrichtung 13 und der Kraftstoffleitung 11 ist eine Ansteuereinheit 23 vorgesehen, die eine Verbindungsleitung 25 zwischen der Vorspanneinrichtung 13 und der Kraftstoffleitung 11 so ansteuert, dass zumindest die Verbindungsleitung 25 teilweise gesperrt oder freigegeben ist. - Die Vorspanneinrichtung 13 ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen aus einem Hydrospeicher 27 gebildet, der in Form eines Membranspeichers (vgl.
Fig. 1 undFig. 4 ) oder in Form eines Kolbenspeichers (vgl.Fig. 2 undFig. 3 ) oder in Form eines Balgspeichers (vgl.Fig. 5 ) ausgebildet ist. - In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Ansteuereinheit 23 aus einem Ventil 33, insbesondere aus einem 2/2-Wege-Schaltventil gebildet. Die erste Fördereinheit 15 ist als Niederdruckpumpe ausgebildet und die zweite Fördereinheit 21 als Hochdruckpumpe ausgebildet. Anstelle der jeweiligen Fördereinheit, insbesondere in Form der Hochdruckpumpe könnte auch ein Druckübersetzer (nicht dargestellt) treten. Um eine Rückströmung von Kraftstoff aus der Vorspanneinrichtung 13 in Richtung auf die erste Fördereinheit 15 zu verhindern, sind Blockiermittel 35 in Form eines Rückschlagventils 37 in die Kraftstoffleitung 11 eingebracht. Wie die
Fig. 2 und5 zeigen, ist in einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Versorgungsvorrichtung eine Abzweigleitung 41 vorgesehen, die von einer Kraftstoffrücklaufleitung 39 von dem Kraftstoffabnehmer 5 kommend auf die Seite mit dem Energiespeicher 19 der Vorspanneinrichtung 13 mündet. Durch diese konstruktive Maßnahme kann der Energiespeicher 19 in seiner Wirkung auf die Vorspannseite 17 des Hydrospeichers 27 unterstützt sein. - Zur Filterung des Kraftstoffs, welcher in Richtung auf die zweite Fördereinheit 21 mit Hilfe der ersten Fördereinheit 15 gefördert ist, ist zwischen dem Blockiermittel 35 und der ersten Fördereinheit 15 eine Kraftstofffiltereinrichtung 43 in die Kraftstoffleitung 11 eingebracht.
- Neben den verschiedenen Bauarten des Hydrospeichers 27 unterscheiden sich die Ausführungsbeispiele in den
Fig. 1 bis 5 insbesondere durch verschiedene Bauarten der Ansteuereinheit 23. Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Ansteuereinheit 23 als elektrisch betätigtes federzentriertes 2/2-Wege-Schaltventil gebildet, wobei allerdings einzelne Ventilelemente 45 der gezeigten Ventile 23 voneinander verschieden ausgebildet sind. Die Ausgangsstellungen der Ventilelemente 45 aller gezeigten Ventile 23 ist dahingehend eine "Geschlossen-Position", dass die Verbindungsleitung 25 durch das Ventilelement 45 geschlossen ist, wobei hierzu in dem Ausführungsbeispiel inFig. 3 ein Rückschlagventil 47 und in dem Ausführungsbeispiel inFig. 4 ein Sperrblock 49 mit zwei entgegengesetzt wirkenden Rückschlagventilen verwandt wird. Durch Bestromung des betreffenden Ventils 23, was über eine nicht dargestellte Steuereinrichtung erfolgt in Abhängigkeit des durchzuführenden Lade- oder Entladezyklus mit der Vorspanneinrichtung 13, wird dessen Ventilelement 45 in allen Ausführungsbeispielen derFig. 1 bis 5 in eine "Offen-Position" dahingehend gefahren, dass die Verbindungsleitung 25 durch Bewegen des Ventilelements 45 in Blickrichtung auf die Figuren nach rechts in eine Durchlassstellung geöffnet wird. Kraftstoff kann hierbei von der Vorspannseite 17 des betreffenden Hydrospeichers 27 in die Kraftstoffleitung 11 unter Druck des jeweils herrschenden Druckniveaus eingebracht werden, wobei die weitere Strömungsrichtung des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung 11 in Richtung der zweiten Fördereinheit 21 durch das jeweilige Blockiermittel 35 vorgegeben ist. In den in allen Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen entspricht dieser Schaltposition des Ventilelements 45 auch die Schaltposition, in der der Hydrospeicher 27 mit Kraftstoff wieder befüllt wird. Hierzu dient unter anderem der Betrieb der ersten Fördereinheit 15. - In dem in
Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist zusätzlich eine, das Ventil 23 überbrückende Bypass-Leitung 51 in die Verbindungsleitung 25 eingebracht. In der Bypass-Leitung 51 ist wiederum ein von der Kraftstoffleitung 11 in Richtung auf den Hydrospeicher 27 überströmbares Rückschlagventil 53 angebracht. Das Rückschlagventil 53 kann unabhängig von der jeweiligen Schaltposition des Ventilelements 45 den Ladezyklus des Hydrospeichers 27 gewährleisten. - Die gezeigte Versorgungsvorrichtung 1 kann insoweit zur Verbesserung der Kaltstarteigenschaften einer nicht gezeigten Verbrennungskraftmaschine, von der lediglich die Common-Rail-Einspritzeinrichtung 7 in Form von einer Hochdruck-Verteilerleiste 55, an der vier Kraftstoffinjektoren 57 angeschlossen sind, beitragen, indem spätestens mit Beginn des Startvorganges der Verbrennungskraftmaschine und dem Betrieb der ersten Fördereinheit 15 die Vorspanneinrichtung 13 durch die jeweilige Ansteuereinheit 23 in einen Entladezyklus geschaltet wird. Eine weitere Kraftstofffiltereinrichtung 59 ist zwischen dem Kraftstoffbehälter 9 und der ersten Fördereinheit 15 vorgesehen, um den Tankinhalt vor Zufuhr zu der dahingehenden Niederdruckpumpe 15 abzureinigen.
Claims (8)
- Versorgungsvorrichtung mit einer Kraftstofffördereinrichtung (3) für einen Kraftstoffabnehmer (5), insbesondere für eine Common-Rail-Einspritzeinrichtung (7) einer Verbrennungskraftmaschine, mit zumindest einem Kraftstoffbehälter (9), aus dem Kraftstoff über eine Kraftstoffleitung (11) an den Kraftstoffabnehmer (5) gefördert ist, wobei eine aus einem Hydrospeicher (27) gebildete Vorspanneinrichtung (13) zur hydraulischen Vorspannung des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung (11) in Richtung des Kraftstoffabnehmers (5) vorhanden ist, wobei die Vorspanneinrichtung (13) neben einer Vorspannseite (17) mit einem Energiespeicher (19) derart versehen ist, dass mit vorgebbarem Druck eingespeister Kraftstoff auf diesem Druckniveau in der Vorspanneinrichtung (13) bevorratet ist, wobei für das Durchführen eines Lade- und/oder Entladezyklus zwischen der Vorspanneinrichtung (13) und der Kraftstoffleitung (11) eine Ansteuereinheit (23) vorgesehen ist, die eine Verbindungsleitung (25) zwischen der Vorspanneinrichtung (13) und der Kraftstoffleitung (11) derart ansteuert, dass zumindest die Verbindungsleitung (25) teilweise gesperrt oder freigegeben ist, wobei der Energiespeicher (19) aus einem kompressiblen Medium in Form eines Gasvorrates gebildet ist und wobei die Kraftstofffördereinrichtung (3) mindestens eine erste Fördereinheit (15) und eine zweite Fördereinheit (21) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrospeicher (27) ein Membran-, Kolben- oder Balgspeicher ist, dass Blockiermittel (35) eine ungewollte Rückströmung des Kraftstoffes vom Hydrospeicher (27) in Richtung der ersten Fördereinheit (15) verhindern und dass die Vorspanneinrichtung (13) in die Kraftstoffleitung (11) zwischen erster und zweiter Fördereinheit (15, 21) über die Verbindungsleitung (25) und die darin vorgesehene Ansteuereinheit (23) zugeschaltet ist.
- Versorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fördereinheit (15) in einem Ladezyklus Kraftstoff auf eine Vorspannseite (17) der Vorspanneinrichtung (13) liefert, die in einem Entladezyklus Kraftstoff unter Vorspannung in Fluidrichtung gesehen nach der ersten Fördereinheit (15) in die Kraftstoffleitung (11) wieder abgibt.
- Versorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fördereinheit (15) Kraftstoff niedrigen Druckes und die zweite Fördereinheit (21) Kraftstoff hohen Druckes dem Kraftstoffabnehmer (5) zur Verfügung stellt.
- Versorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit (23) aus einem Ventil (33), insbesondere aus einem 2/2-Wege-Schaltventil, gebildet ist.
- Versorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fördereinheit (15) eine Niederdruckpumpe und die zweite Fördereinheit (21) eine Hochdruckpumpe ist.
- Versorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiermittel (35) in Form eines Rückschlagventiles (37) vorgesehen sind.
- Versorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Blockiermittel (35) und der ersten Fördereinheit (15) eine Kraftstofffiltereinrichtung (43) vorgesehen ist.
- Verwendung einer Versorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Kaltstarteigenschaften der Verbrennungskraftmaschine spätestens mit Beginn des Startvorganges nebst Betrieb der ersten Fördereinheit (15) die Vorspanneinrichtung (13) in den Entladezyklus geschaltet ist.
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