WO1999011924A1 - System zur hochdruckerzeugung - Google Patents

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WO1999011924A1
WO1999011924A1 PCT/DE1998/002315 DE9802315W WO9911924A1 WO 1999011924 A1 WO1999011924 A1 WO 1999011924A1 DE 9802315 W DE9802315 W DE 9802315W WO 9911924 A1 WO9911924 A1 WO 9911924A1
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pressure
pressure pump
pump
control valve
fuel
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PCT/DE1998/002315
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Inventor
Martin Hartz
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
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    • F02M59/34—Varying fuel delivery in quantity or timing by throttling of passages to pumping elements or of overflow passages, e.g. throttling by means of a pressure-controlled sliding valve having liquid stop or abutment
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    • F04B49/22—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by means of valves
    • F04B49/225—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by means of valves with throttling valves or valves varying the pump inlet opening or the outlet opening
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2205/00—Fluid parameters
    • F04B2205/15—By-passing over the pump
    • F04B2205/151—Opening width of a bypass valve

Definitions

  • the invention relates to a system for high pressure generation as e.g. can be used for generating high fuel pressure in a fuel injection system of an internal combustion engine, in particular in a common rail injection system, with a high pressure pump and with a
  • Pressure control valve on the delivery side of the high-pressure pump which opens when a threshold pressure is reached, so that the quantity delivered by the high-pressure pump is drained off via a return line.
  • a high-pressure pump directly driven by the engine delivers fuel depending on the engine speed, regardless of how much fuel is currently required or is to be injected by the engine.
  • the excess fuel that is not required is drained into the tank via the pressure control valve via a return line.
  • the high-pressure pump In order to ensure the proper operation of the internal combustion engine, the high-pressure pump must be designed in such a way that it can operate even under the most unfavorable conditions, i.e. at low Speed, high requested injection quantity, exceptionally high or low temperatures can provide the desired pressure and the desired volume flow. Under normal conditions, the volume flow of the pump is too high, ie the amount of fuel delivered per unit of time is too high.
  • Fuel return lines or a plastic tank Furthermore, there is a deterioration in the electrical data of injectors and the pressure control valve.
  • a pressure reduction in a pressure accumulator connected on the delivery side of the high pressure pump is easily possible by setting a lower set pressure on the pressure control valve (the pressure control valve then opens automatically until the set pressure is reached).
  • a delivery rate reduction by switching off a pump element leads to high pressure fluctuations and is therefore also not a viable option.
  • the object of the present invention is to counteract the problems described at the outset and to improve a system for high-pressure generation of the type described at the outset in such a way that in
  • the delivery rate of the high pressure pump can be reduced in a simple manner.
  • This object is achieved according to the invention in a system of the type described in the introduction in that the return flow of the pressure control valve interacts with a blocking or throttling device in such a way that the delivery volume of the high-pressure pump is reduced by the pressure control valve as the quantity discharged increases.
  • the blocking device is preferably provided on the suction side of the high-pressure pump, so that the pump inlet can be automatically closed by the blocking device as the return flow increases.
  • the delivery rate control is achieved in that, with an increasing return amount, an increasing pressure is built up in a return line of the pressure control valve, which is applied to the blocking device and actuates the latter in such a way that the delivery rate of the high-pressure pump is reduced.
  • the pressure control valve on the delivery side of the high-pressure pump opens when a threshold pressure is reached and the pressure in the return line of the pressure valve is increased.
  • This pressure increase in the return line now causes in the shut-off device that the fuel supply to the high-pressure pump is throttled or increasingly closed depending on the pressure in the return line. If a higher quantity of fuel is requested again, the pressure control valve closes, with the result that the pressure in the return line drops and thereby the
  • Shut-off device increasingly releases the fuel supply to the high-pressure pump.
  • the locking device for reducing the delivery rate of the high pressure pump is preferably integrated in the high pressure pump.
  • the pressure control valve can also be integrated in the high-pressure pump.
  • system for high pressure generation can be used in a particularly advantageous manner as a system for generating high fuel pressure in a preferably time-controlled fuel injection system of an internal combustion engine.
  • the system according to the invention can be used in an injection system in which the fuel is injected into the cylinders by one injection valve each, the Injection valves are connected by a common fuel supply device in the form of a line or a high-pressure storage space which is under high pressure during operation and in which the injection can be triggered by an electrically actuated, if necessary hydraulically assisted device (e.g. common rail injection system).
  • a common fuel supply device in the form of a line or a high-pressure storage space which is under high pressure during operation and in which the injection can be triggered by an electrically actuated, if necessary hydraulically assisted device (e.g. common rail injection system).
  • a safety valve is arranged between a low-pressure pump and the high-pressure pump, which, when the pressure falls below a predeterminable pre-pressure
  • the blocking device is formed by the safety valve.
  • the safety valve is accordingly designed and connected to the return line, for example via a branch line, in such a way that an increase in pressure in the return line results in a reduction in the fuel supply to the high-pressure pump.
  • the return line in a further development of the invention opens on one side of a displaceable piston-like adjusting means of the shut-off device, the displacement of which causes an increasing opening or closing of a fuel supply opening to the high-pressure pump.
  • the displaceable piston-like actuating means is therefore preferably biased into an end position, so that when the pressure in the return line drops, the actuating means is automatically reset in a direction that clears the fuel supply opening.
  • shut-off device preferably comprises a second displaceable piston-like actuating means, which is acted upon on the one hand by the outlet of the low-pressure pump and on the other hand by a spring supported against the first displaceable piston-like actuating means, this is a particularly simple and functional self-regulating device System realized.
  • the first piston-like actuating means is in its end position and forms an abutment for the spring which is fixed to the housing.
  • the second piston-like adjusting means is pretensioned by the spring force in such a way that it allows an unthrottled fuel supply between the low-pressure pump and the high-pressure pump above a threshold pressure required to operate the high-pressure pump, in that a fuel supply opening to the high-pressure pump is preferably largely opened. If the demand for fuel is reduced and the pressure control valve on the delivery side of the high-pressure pump opens as a result, so that the pressure in the return line rises, the first displaceable piston-like actuating means becomes displaceable from its end position in the direction of the second
  • Adjustment means moved.
  • the spring between the two piston-like adjusting means is further tensioned, which leads to a change in the balance of forces on the second piston-like adjusting means, with the result that the latter closes the fuel supply opening to the high-pressure pump
  • Figure 1 is a schematic representation of a system for high-pressure fuel generation according to the invention.
  • FIG. 2 shows a further illustration of the system according to FIG.
  • FIG. 1 with a schematic representation of the shut-off device.
  • the figures show a common rail injection system.
  • a first intake line 4 leads to a low-pressure pump 6, which forms the backing pump to a high-pressure pump 8, by means of which fuel is pumped into a high-pressure storage space, the so-called rail, under a pressure of up to 2000 bar becomes.
  • a safety valve 10 is provided between the low-pressure pump 6 and the high-pressure pump 8 and is designed such that it opens the fuel supply to the high-pressure fuel pump 8 when the one supplied by the low-pressure pump 6
  • Admission pressure is above about 1 bar. If this admission pressure drops below 1 bar, the safety valve 10 shuts off the fuel supply to the high pressure pump 8.
  • a pressure control valve 14 is provided on the delivery side 12 (rail) of the high-pressure pump 8 and opens above a predetermined or predeterminable pressure on the delivery side 12. When the pressure control valve 14 is open, fuel which is not required or is not requested by the combustion process of the internal combustion engine is returned to the fuel tank 2 from the high pressure side 12 via a return line 17 which forms the return 16 and leads away from the pressure control valve 14 via a throttle opening 18 in the return line 17.
  • the return line 17 communicates in the flow direction upstream of the throttle opening 18 with the safety valve 10 in such a way that the fuel supply to the high-pressure pump 8 is increasingly closed as the pressure in the return line rises. As a result, however, the volume flow through the high-pressure pump 8, which is conveyed to the delivery side 12, is reduced. A small part of the fuel is also discharged or used by the safety valve 10 for lubricating the high-pressure pump 8 via a branch line 20.
  • the structure of the safety valve 10, which forms a shut-off device 22 which communicates with the return line 17 and regulates the fuel supply to the high-pressure pump 8, is shown in a basic manner from the illustration according to FIG.
  • the safety valve 10 or the shut-off device 22 comprises a first displaceable Piston 24 and a second displaceable piston 26, between which a compression spring 28 is provided, which biases the two pistons 24, 26 in opposite directions in their respective end positions.
  • the side of the piston 26 facing away from the spring 28 is acted upon by the fuel delivered by the low-pressure pump.
  • a throttle opening 30 is provided, which connects the inlet side of the safety valve 10 to the space 30 between the two pistons 24, 26 in which the spring 28 is arranged.
  • the branch line 20 mentioned in FIG. 1 leads from this space 30 to the high-pressure pump 8 for the purpose of supplying lubricant.
  • Fuel supply line 34 radially to the piston longitudinal direction away to the high-pressure pump 8.
  • the second piston 26 forms a control edge 36 such that, depending on the position of the piston 26 in the cylinder chamber 32, the supply line 34 is completely or only partially released and accordingly the fuel supply to the high-pressure pump is opened or throttled.
  • both pistons 24, 26 are in their respective end positions. If the
  • Low-pressure pump 6 delivers fuel and accordingly the pressure on the inlet side of the piston 26 rises, the piston 26 is pressed against the bias of the spring 28 in FIG. 2 to the right, that is to say in the direction of the first piston 24, so that the control edge 36 the fuel supply line 34 releases.
  • the high pressure pump 8 now delivers fuel into the rail.
  • the fuel supply to the high pressure pump 8 is increasingly closed. This reduces the delivery rate of the high pressure pump 8.
  • the system is self-regulating. If, after the pressure control valve 14 closes, the pressure in the return line 17 decreases again, the first piston 24 is again moved into the end position shown in FIG 8 shift releasing direction.
  • the high-pressure pump only delivers as much fuel as is required or requested by the internal combustion engine. The drive power of the pump and thus the
  • Fuel temperatures are reduced to a minimum.
  • the return line could cooperate with a control device for the eccentric stroke of the high-pressure pump in such a way that, as the pressure in the return line increases, the eccentric stroke of the piston in the high-pressure pump is reduced so that the amount of fuel delivered per time is reduced. Also with This inventive idea enables an advantageous automatic flow rate control of the high-pressure pump to be achieved.
  • the type of delivery control described by limiting the supply amount to the high-pressure pump as a function of the return amount of the pressure control valve to the tank provided on the delivery side of the high-pressure pump can be integrated into the pump in a structurally simple manner, since the pressure control valve in most high-pressure pumps for common-rail injection systems is already attached directly to the pump. All that is required is a slight change to the safety valve or shut-off device and a slightly modified line routing.

Landscapes

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Abstract

System zur Hochdruckerzeugung mit einer Hochdruckpumpe (8) und mit einem Druckregelventil (14) auf deren Förderseite, das bei Erreichen eines Schwelldrucks öffnet, so dass von der Hochdruckpumpe (8) geförderte Menge über einen Rücklauf (16) abgelassen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücklauf (16) des Druckregelventils (14) mit einer Sperreinrichtung (22) derart zusammenwirkt, dass bei zunehmender Rücklaufmenge die Fördermenge der Hochdruckpumpe (8) reduziert wird.

Description

System zur Hochdruckerzeucrunq
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein System zur Hochdruckerzeugung wie es z.B. zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem eingesetzt werden kann, mit einer Hochdruckpumpe und mit einem
Druckregelventil auf der Förderseite der Hochdruckpumpe, das bei Erreichen eines Schwelldrucks öffnet, so dass von der Hochdruckpumpe geförderte Menge über einen Rücklauf abgelassen wird.
Im Falle eines Systems zur Kraftstoffhochdruckerzeugung fördert eine vom Motor direkt angetriebene Hochdruckpumpe in Abhängigkeit von der Motordrehzahl Kraftstoff und zwar unabhängig davon, wieviel Kraftstoff gerade vom Motor benötigt wird bzw. eingespritzt werden soll. Der nicht benötigte überschüssige Kraftstoff wird über das Druckregelventil über eine Rücklaufleitung in den Tank abgelassen.
Um den ordnungsgemäßen Betrieb der Brennkraftmaschine zu gewährleisten, muss die Hochdruckpumpe so ausgelegt sein, dass sie auch unter ungünstigsten Bedingungen, also bei niedriger Drehzahl, hoher angeforderter Einspritzmenge, außergewöhnlich hohen oder tiefen Temperaturen den erwünschten Druck und den erwünschten Volumenstrom zur Verfügung stellen kann. Unter Normalbedingungen ist der Volumenstrom der Pumpe zu groß, d.h. die pro Zeiteinheit geförderte Kraftstoffmenge ist zu hoch.
Wenn im Extremfall bei hohen Drehzahlen das "Gas" weggenommen wird und das Fahrzeug in Folge seiner kinetischen Energie im Schubbetrieb fährt, wird die gesamte Antriebsleistung der Hochdruckpumpe, die etwa 3 KW betragen kann, in Wärme umgesetzt. Hierdurch erhöht sich die Kraftstofftemperatur mit unter auf über 100°C. Dies bringt wiederum Probleme bei der Verwendung von aus Kunststoff hergestellten
Kraftstoffrückleitungen oder einem aus Kunststoff bestehenden Tank mit sich. Desweiteren tritt eine Verschlechterung der elektrischen Daten von Injektoren und des Druckregelventils auf .
Mit der DE 195 49 108 AI wurde bereits vorgeschlagen, die Fördermenge der Hochdruckpumpe durch Begrenzen der Zulaufmenge mittels eines zwischen einer Niederdruckpumpe und der
Hochdruckpumpe vorgesehenen Stromregelventils zu steuern. Eine Regelung der Fördermenge ist jedoch nur mit hohem Aufwand möglich; es wird etwa ein zusätzlicher Sensor zur Durchflussmengenmessung am Ausgang des Druckregelventils sowie ein Messeingang an einem Steuergerät benötigt.
Eine Fördermengenreduzierung durch ein Regelventil auf der Pumpeneingangsseite der Hochdruckpumpe ohne Verwendung eines Druckregelventils auf der Förderseite wäre zwar auch möglich, jedoch ist dann zur Druckregelung z.B. ein Drucksensor auf der Förderseite der Pumpe zwingend erforderlich. Außerdem ist eine Reduzierung des Drucks in einem an die Förderseite der Pumpe angeschlossenen Druckspeicher nur durch Mengenentnahme möglich (z.B. durch Einspritzen von Kraftstoff in den Motor) . Eine schnelle Reduzierung des Drucks auf einen neuen niedrigeren Sollwert (z.B. bei schnellen Laständerungen) ist so nicht möglich. Bei Verwendung eines Druckregelventils, das bei einem einstellbaren Schwelldruck öffnet, ist eine Druckregelung (im Rahmen der Fertigungstoleranzen des Druckregelventils) auch ohne zusätzliche Regelkreise (z.B. mit Drucksensor auf der Förderseite der Pumpe) möglich und damit ein Abstellen des Motors bei Ausfall dieses Sensors nicht erforderlich. Eine Druckreduzierung in einem auf der Förderseite der Hochdruckpumpe angeschlossenen Druckspeicher ist durch Einstellen eines niedrigeren Solldrucks am Druckregelventil problemlos möglich (das Druckregelventil öffnet dann selbsttätig weiter, bis der Solldruck erreicht ist) .
Eine Fördermengenreduzierung durch Abschalten eines Pumpenelements führt zu hohen Druckschwankungen und stellt daher ebenfalls keinen gangbaren Weg dar.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den eingangs geschilderten Probleme entgegenzuwirken und ein System zur Hochdruckerzeugung der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, dass im
Normalbetrieb oder im Niederlastbetrieb die Fördermenge der Hochdruckpumpe auf einfache Weise reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem System der eingangs beschriebenen Art erfindungεgemäß dadurch gelöst, dass der Rücklauf des Druckregelventils mit einer Sperr- oder Drosseleinrichtung derart zusammenwirkt, dass bei zunehmender abgelassener Menge durch das Druckregelventil die Fördermenge der Hochdruckpumpe reduziert wird.
Auf diese Weise wird eine selbsttätige Fördermengenregelung der Hochdruckpumpe realisiert, ohne dass es aufwendiger elektronisch gesteuerter Regelvorgänge bedarf.
Vorzugsweise ist die Sperreinrichtung auf der Ansaugseite der Hochdruckpumpe vorgesehen, so dass bei zunehmender Rücklaufmenge der Pumpenzulauf selbsttätig zunehmend durch die Sperreinrichtung geschlossen werden kann. In einer ganz besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Fördermengenregelung dadurch erreicht, dass bei zunehmender Rücklaufmenge ein zunehmender Druck in einer Rücklaufleitung des Druckregelventils aufgebaut wird, welcher an die Sperreinrichtung gelegt ist und diese dahingehend betätigt, dass die Fördermenge der Hochdruckpumpe reduziert wird .
Wenn also bei hoher Motordrehzahl die Anforderung von Kraftstoff herabgesetzt wird (vom Gas gehen) , so öffnet bei Erreichen eines Schwelldrucks das Druckregelventil auf der Förderseite der Hochdruckpumpe und der Druck in der Rücklaufleitung des Druckventils wird erhöht. Diese Druckerhöhung in der Rücklaufleitung bewirkt nun in der Absperreinrichtung, dass die Kraftstoffzufuhr zur Hochdruckpumpe in Abhängigkeit des Drucks in der Rücklaufleitung gedrosselt oder zunehmend geschlossen wird. Wird wiederum eine höhere Menge von Kraftstoff angefordert, so schließt das Druckregelventil, mit der Folge, dass in der Rücklaufleitung der Druck absinkt und dadurch die
Absperreinrichtung die Kraftstoffzufuhr zur Hochdruckpumpe wieder zunehmend freigibt .
Die Sperreinrichtung zur Reduzierung der Fördermenge der Hochdruckpumpe ist in bevorzugter Weise in die Hochdruckpumpe integriert. Ebenso kann das Druckregelventil in die Hochdruckpumpe integriert sein.
Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße System zur Hochdruckerzeugung in besonders vorteilhafter Weise als System zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei einem vorzugsweise zeitgesteuerten Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine einsetzbar ist.
In ganz besonders vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße System bei einem Einspritzsystem eingesetzt werden, bei dem die Einspritzung des Kraftstoffs in die Zylinder durch je ein Einspritzventil erfolgt, wobei die Einspritzventile durch eine gemeinsame während des Betriebs unter hohem Druck stehende KraftstoffVersorgungseinrichtung in Form einer Leitung oder eines Hochdruckspeicherraums verbunden sind und bei dem die Einspritzung durch eine elektrisch betätigte ggf. hydraulisch unterstützte Einrichtung auslösbar ist (z. B. Common-Rail-Einspritzsystem) .
Wenn zwischen einer Niederdruckpumpe und der Hochdruckpumpe ein Sicherheitsventil angeordnet ist, welches bei Unterschreiten eines vorgebbaren Vordrucks die
Kraftstoffzufuhr zur Hochdruckpumpe unterbricht, so ist nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Sperreinrichtung von dem Sicherheitsventil gebildet. Das Sicherheitsventil ist demnach so ausgebildet und mit der Rücklaufleitung, etwa über eine Stichleitung, so verbunden, dass eine Druckerhöhung in der Rücklaufleitung eine Reduzierung der Kraftstoffzufuhr zur Hochdruckpumpe zur Folge hat.
In besonders einfacher und daher vorteilhafter Weise mündet die Rücklaufleitung in Weiterbildung der Erfindung auf einer Seite eines verschieblichen kolbenartigen Stellmittels der Absperreinrichtung, dessen Verschiebung ein zunehmendes Öffnen oder Schließen einer Kraftstoffzuführöffnung zur Hochdruckpumpe bewirkt.
Das verschiebliche kolbenartige Stellmittel ist daher in bevorzugter Weise in eine Endlage vorgespannt, so dass bei absinkendem Druck in der Rücklaufleitung das Stellmittel selbsttätig in eine die Kraftstoffzuführöffnung freigebende Richtung zurückgesetzt wird.
Wenn die Absperreinrichtung in bevorzugter Weise ein zweites verschiebliches kolbenartiges Stellmittel umfasst, das einerseits vom Ausgang der Niederdruckpumpe und andererseits von einer gegen das erste verschiebliche kolbenartige Stellmittel abgestützten Feder beaufschlagt ist, so ist ein besonders einfaches und funktionsfähiges selbstregelndes System verwirklicht. Wenn die von der Hochdruckpumpe geförderte Kraftstoffmenge zur Verbrennung verbraucht wird, so befindet sich das erste kolbenartige Stellmittel in seiner Endlage und bildet ein gehäusefestes Widerlager für die Feder. Das zweite kolbenartige Stellmittel wird durch die Federkraft derart vorgespannt, dass es oberhalb eines zum Betrieb der Hochdruckpumpe erforderlichen Schwelldrucks eine ungedrosselte Kraftstoffzufuhr zwischen der Niederdruckpumpe und der Hochdruckpumpe zulässt, indem eine Kraftstoffzuführöffnung zur Hochdruckpumpe vorzugsweise weitestgehend geöffnet ist. Wenn nun die Anforderung an Kraftstoff reduziert wird und in Folge das Druckregelventil auf der Förderseite der Hochdruckpumpe öffnet, so dass der Druck in der Rücklaufleitung steigt, so wird das erste verschiebliche kolbenartige Stellmittel aus seiner Endlage in Richtung auf das zweite verschiebliche
Stellmittel bewegt. Hierbei wird die Feder zwischen den beiden kolbenartigen Stellmitteln weiter gespannt, was zu einer Veränderung des Kräftegleichgewichts am zweiten kolbenartigen Stellmittel führt, mit der Folge, dass dieses in eine die Kraftstoffzuführöffnung zur Hochdruckpumpe verschließende
Richtung bewegt wird. Hierdurch wird aber der pro Zeit oder Umdrehung geförderte Volumenstrom durch die Hochdruckpumpe reduziert. Das System ist selbstregelnd.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen sowie der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems. In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Systems zur Kraftstoffhochdruckerzeugung nach der Erfindung und
Figur 2 eine weitere Darstellung des Systems nach Figur
1 mit einer schematischen Darstellung der Absperreinrichtung . Die Figuren zeigen ein Common-Rail-Einspritzsystem. Von einem bspw. in einem Kraftfahrzeug mitgeführten Kraftstofftank 2 führt eine erste Ansaugleitung 4 zu einer Niederdruckpumpe 6, welche die Vorpumpe zu einer Hochdruckpumpe 8 bildet, mittels derer Kraftstoff unter einem Druck von bis zu 2000 bar in einen Hochdruckspeicherraum, das sog. Rail, gefördert wird. Zwischen der Niederdruckpumpe 6 und der Hochdruckpumpe 8 ist ein Sicherheitsventil 10 vorgesehen, das so ausgebildet ist, dass es die Kraftstoffzufuhr zur Kraftstoffhochdruckpumpe 8 öffnet, wenn der von der Niederdruckpumpe 6 gelieferte
Vordruck oberhalb etwa 1 bar liegt. Sinkt dieser Vordruck unterhalb 1 bar, so sperrt das Sicherheitsventil 10 die Kraftstoffzufuhr zur Hochdruckpumpe 8 ab. Auf der Förderseite 12 (Rail) der Hochdruckpumpe 8 ist ein Druckregelventil 14 vorgesehen, das oberhalb eines vorgegebenen oder vorgebbaren Drucks auf der Förderseite 12 öffnet. Wenn das Druckregelventil 14 geöffnet ist, so wird vom Verbrennungsvorgang der Brennkraftmaschine nicht benötigter bzw. nicht angeforderter Kraftstoff von der Hochdruckseite 12 über eine den Rücklauf 16 bildende und vom Druckregelventil 14 wegführende Rücklaufleitung 17 über eine Drosselöffnung 18 in der Rücklaufleitung 17 zum Kraftstofftank 2 zurückgeführt. Die Rücklaufleitung 17 kommuniziert in Strömungsrichtung vor der Drosselöffnung 18 mit dem Sicherheitsventil 10, und zwar derart, dass bei ansteigendem Druck in der Rücklaufleitung die Kraftstoffzufuhr zur Hochdruckpumpe 8 zunehmend geschlossen wird. Hierdurch wird aber der auf die Förderseite 12 geförderte Volumenstrom durch die Hochdruckpumpe 8 reduziert. Über eine Zweigleitung 20 wird überdies ein geringfügiger Teil des Kraftstoffs von dem Sicherheitsventil 10 zur Schmierung der Hochdruckpumpe 8 abgeführt bzw. verwendet.
Aus der Darstellung nach Figur 2 ist der Aufbau des Sicherheitsventils 10, das eine mit der Rücklaufleitung 17 kommunizierende und die Kraftstoffzufuhr zur Hochdruckpumpe 8 regelnde Absperreinrichtung 22 bildet, in prinzipieller Weise dargestellt. Das Sicherheitsventil 10 bzw. die Absperreinrichtung 22 umfasst einen ersten verschieblichen Kolben 24 und einen zweiten verschieblichen Kolben 26, zwischen denen eine Druckfeder 28 vorgesehen ist, welche die beiden Kolben 24, 26 in entgegengesetzte Richtungen in ihre jeweiligen Endlagen vorspannt.
Die von der Feder 28 abgewandte Seite des Kolbens 26 wird mit dem von der Niederdruckpumpe geförderten Kraftstoff beaufschlagt. In dem Kolben 26 ist eine Drosselöff ung 30 vorgesehen, welche die Zulaufseite des Sicherheitsventils 10 mit dem Raum 30 zwischen den beiden Kolben 24, 26, in dem die Feder 28 angeordnet ist, verbindet. Von diesem Raum 30 führt die in Figur 1 erwähnte Zweigleitung 20 zum Zwecke der Schmiermittelzuführung zur Hochdruckpumpe 8 weg.
In einem Zylinderraum 32, in dem die Kolben 24, 26 verschieblich angeordnet sind, führt eine
Kraftstoffzuführleitung 34 radial zur Kolbenlängsrichtung weg zur Hochdruckpumpe 8. Der zweite Kolben 26 bildet eine Steuerkante 36 derart, dass je nach Stellung des Kolbens 26 in dem Zylinderraum 32 die Zuführleitung 34 ganz oder nur teilweise freigegeben und demgemäß die Kraftstoffzufuhr zur Hochdruckpumpe geöffnet oder gedrosselt ist.
In der in der Figur 2 dargestellten Stellung befinden sich beide Kolben 24, 26 in ihrer jeweiligen Endlage. Wenn die
Niederdruckpumpe 6 Kraftstoff fördert und demgemäß der Druck auf der Zulaufseite des Kolben 26 ansteigt, wird der Kolben 26 entgegen der Vorspannung der Feder 28 in der Figur 2 nach rechts, also in Richtung auf den ersten Kolben 24 gedrückt, so dass die Steuerkante 36 die Kraftstoffzuführleitung 34 freigibt. Die Hochdruckpumpe 8 fördert nun Kraftstoff in das Rail.
Die von dem vorstehend bereits erwähnten Druckregelventil 14 weg führende Rücklaufleitung 17 mündet in der
Absperreinrichtung 22 auf der von der Druckfeder 28 abgewandten Seite des ersten Kolbens 24. Wird auf die Förderseite 12 mehr Kraftstoff als benötigt gefördert und steigt demgemäß der Druck über einen vorgegebenen Schwelldruck, so öffnet das Druckregelventil 14. In Folge der Drosselbohrung 18, die in Strömungsrichtung nach der Kommunikation mit dem ersten Kolben 24 angeordnet ist, steigt der Druck in der Rücklaufleitung 17. Hierdurch wird der erste Kolben 24 entgegen der Federkraft 28 in Richtung auf den zweiten Kolben 26 in der Figur 2 nach links bewegt. Hierdurch ändert sich aber auch das Kräftegleichgewicht am zweiten Kolben 26. Die Kraft der Feder 28 nimmt zu und bewirkt, dass der zweite Kolben 26 in Richtung auf seine in der Figur 2 dargestellte Endlage bewegt wird, wobei die Steuerkante 36 die Ausgangsöffnung der Zuführleitung 34 überfährt. Die Kraftstoffzufuhr zur Hochdruckpumpe 8 wird zunehmend geschlossen. Hierdurch reduziert sich die Fördermenge der Hochdruckpumpe 8. Das System ist selbstregelnd. Wenn nach Schließen des Druckregelventils 14 der Druck in der Rücklaufleitung 17 wieder abnimmt, so wird der erste Kolben 24 wieder in die in der Figur 2 dargestellte Endstellung bewegt und der zweite Kolben 26 wird sich wieder unter dem Vordruck der Niederdruckpumpe 6 in die Kraftstoffzufuhr zur Hochdruckpumpe 8 freigebender Richtung verlagern.
Die Rücklaufmenge die im Gleichgewichtszustand durch das Druckregelventil 14, die Rücklaufleitung 17 in den Tank 2
"abgelassen" wird, lässt sich durch Verändern des Durchmessers der Drosselbohrung 18 einstellen. Durch die integrierte Regelung fördert die Hochdruckpumpe nur so viel Kraftstoff wie von der Brennkraftmaschine benötigt bzw. angefordert wird. Die Antriebsleistung der Pumpe und damit auch die
Kraftstofftemperatur reduzieren sich auf ein Minimum.
Nach einem alternativen Erfindungsgedanken könnte die Rücklaufleitung mit einer Steuereinrichtung für den Exzenterhub der Hochdruckpumpe derart zusammenwirken, dass bei ansteigendem Druck in der Rücklaufleitung der Exzenterhub der Kolben in der Hochdruckpumpe herabgesetzt wird, damit die pro Zeit geförderte Menge Kraftstoff reduziert wird. Auch mit diesem Erfindungsgedanken lässt sich eine vorteilhafte selbsttätige Fördermengenregelung der Hochdruckpumpe erreichen.
Die beschriebene Art der Fördermengenregelung durch Begrenzen der Zulaufmenge zur Hochdruckpumpe in Abhängigkeit von der Rücklaufmenge des auf der Förderseite der Hochdruckpumpe vorgesehenen Druckregelventils zum Tank lässt sich in baulich einfacher Weise in die Pumpe integrieren, da das Druckregelventil bei den meisten Hochdruckpumpen für Common- Rail-Einspritzsysteme bereits direkt an der Pumpe angebaut ist. Es bedarf lediglich einer geringfügigen Änderung des Sicherheitsventils bzw. der Absperreinrichtung und einer geringfügig modifizierten Leitungsführung.

Claims

Ansprüche
1. System zur Hochdruckerzeugung mit einer Hochdruckpumpe (8) und mit einem Druckregelventil (14) auf deren Förderseite, das bei Erreichen eines Schwelldrucks öffnet, so dass von der Hochdruckpumpe geförderte Menge über einen Rücklauf (16) abgelassen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücklauf (16) des Druckregelventils (14) mit einer Sperreinrichtung (22) derart zusammenwirkt, dass bei zunehmender abgelassener Menge durch das Druckregelventil (14) die Fördermenge der Hochdruckpumpe (8) reduziert wird.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (22) auf der Ansaugseite der Hochdruckpumpe (8) vorgesehen ist, und bei zunehmender Rücklaufmenge den Pumpenzulauf selbsttätig zunehmend schließt .
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zunehmende Rücklaufmenge zu zunehmendem Druck im Rücklauf (16) des Druckregelventils (14) führt, der an die Sperreinrichtung (22) gelegt ist und diese derart betätigt, dass die Fördermenge der Hochdruckpumpe (8) reduziert wird.
4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (22) zur Reduktion der Fördermenge in die Hochdruckpumpe (8) integriert ist.
5. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelventil (14) in die Hochdruckpumpe (8) integriert ist.
6. System nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffeinspritzsystem zeitgesteuerten ist.
8. System nach Anspruch 7, wobei die Einspritzung des Kraftstoffs in die Zylinder durch je ein Einspritzventil erfolgt, wobei die Einspritzventile durch eine gemeinsame, während des Betriebes unter hohem Druck stehende Kraftstoffversorgungseinrichtung verbunden sind und die Einspritzung durch eine elektrisch betätigte Einrichtung insbesondere hydraulisch unterstützt ausgelöst ist.
9. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Niederdruckpumpe (6) und der Hochdruckpumpe (8) Sicherheitsventil (10) angeordnet ist, welches bei Unterschreiten eines Vordrucks die Zufuhr zur Hochdruckpumpe (8) unterbricht, und, dass die Sperreinrichtung (22) von dem Sicherheitsventil (10) gebildet ist.
10. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rücklaufleitung (17) auf einer Seite eines verschieblichen kolbenartigen Stellmittels (24) der Absperreinrichtung (22) mündet, dessen Verschiebung eine zunehmende Öffnung oder Schließung der Zufuhröffnung zur Hochdruckpumpe (8) bewirkt.
11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das verschiebliche kolbenartige Stellmittel (24) in eine Endlage vorgespannt ist.
12. System nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperreinrichtung (22) ein zweites verschiebliches kolbenartiges Stellmittel (26) umfasst, das einerseits vom Ausgang der Niederdruckpumpe (6) und andererseits von einer gegen das erste verschiebliche kolbenartige Stellmittel (24) abgestützten Feder (28) beaufschlagt ist .
13. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rücklaufleitung (17) in
Strömungsrichtung nach der Absperreinrichtung (22) ein Drosselmittel (18) vorgesehen ist.
14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselmittel (18) einstellbar ist.
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