WO2008077904A1 - Einspritzanlage für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2008077904A1
WO2008077904A1 PCT/EP2007/064386 EP2007064386W WO2008077904A1 WO 2008077904 A1 WO2008077904 A1 WO 2008077904A1 EP 2007064386 W EP2007064386 W EP 2007064386W WO 2008077904 A1 WO2008077904 A1 WO 2008077904A1
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WO
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fuel
pump
pressure pump
injection system
control valve
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Application number
PCT/EP2007/064386
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English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Jung
Christoph Klesse
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/007—Venting means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • 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
    • F02M63/023—Means for varying pressure in common rails

Definitions

  • the invention relates to an injection system for an internal combustion engine.
  • injection systems For injecting fuel into the combustion chambers of an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, injection systems are used, which in recent years are increasingly designed as so-called “common rail" systems
  • the fuel to be injected is present in the fuel reservoir at a pressure of up to 2000 bar.
  • Injection systems for internal combustion engines usually have different pumps, by means of which fuel is conveyed to be introduced into combustion chambers of the internal combustion engine.
  • Such injection systems for internal combustion engines place high demands on the accuracy of the injection pressure required for injecting the fuel into the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • soot is highly dependent on the preparation of the air / fuel mixture in the respective cylinder of the internal combustion engine.
  • the injection system can achieve a high accuracy of the injection pressure of the fuel into the combustion chambers of the internal combustion engine with suitable control and regulating units.
  • an injection system for an internal combustion engine with a prefeed pump, can be promoted with the fuel from a fuel tank to the suction side of a high-pressure pump.
  • One of the feed pump hydraulically downstream high-pressure pump then delivers fuel into a fuel tank, from where it can then be distributed to the hydraulically coupled to the fuel injectors.
  • a control valve is arranged, through which a fuel flow from the fuel tank to the pre-feed pump can be adjusted. With suitable control of the control valve can be achieved in the fuel storage a predetermined, dependent on the operating parameters of the engine pressure.
  • the invention has for its object to provide an injection system of the type described above, which allows a high accuracy of the injection pressure of the fuel in the combustion chambers of the internal combustion engine and a simple structure of the injection system.
  • the invention is characterized by an injection system for an internal combustion engine, with at least one injector coupled to a fuel reservoir, a prefeed pump for conveying fuel from a fuel tank, a high-pressure pump downstream of the prefeed pump for conveying the fuel into the fuel accumulator, a volumetric flow control valve hydraulically arranged between the prefeed pump and the high-pressure pump, with which the fuel flow from the prefeed pump into the high-pressure pump is adjustable, and a volumetric flow control valve downstream downstream vent valve which is configured and arranged to discharge gases trapped upstream of the high pressure pump in the fuel.
  • venting valve is designed and arranged such that the gases enclosed in the fuel can be discharged from the injection system, in particular in such a way that the gases enclosed in the fuel can be kept away from the high-pressure pump.
  • the venting valve is arranged in a downstream of the volume flow control valve and upstream of the high-pressure pump branching line. This has the advantage that gases in the fuel can be safely removed from the injection system before reaching the high-pressure pump.
  • the conduit branching downstream of the volume flow control valve and upstream of the high pressure pump is hydraulically coupled to the fuel tank. This is particularly advantageous because so trapped in the fuel gases can be safely removed from the injection system in the fuel tank.
  • the vent valve is arranged in the direction of gravity above the at least the high-pressure pump. It can thereby be achieved that gases trapped in the fuel and already reached the high pressure pump can be safely removed from the high pressure pump and / or the entry of gases trapped in the fuel into the high pressure pump can be prevented.
  • the prefeed pump and the high pressure pump constructively form a pump unit, and the conduit branching downstream of the volumetric flow control valve and upstream of the high pressure pump, in which the vent valve is disposed, is disposed within the pump unit.
  • the conduit branching downstream of the volumetric flow control valve and upstream of the high pressure pump, in which the vent valve is disposed is disposed within the pump unit.
  • vent valve a Having opening which is formed so that when used according to the injection system, a fuel mass flow through the opening is feasible, which corresponds to a fuel leakage mass flow of the flow control valve. In this way it is possible to dispense with a leak-free design of the volume flow control valve, and dissipate the fuel leakage mass flow through the opening of the vent valve.
  • Figure 1 is a block diagram of a first embodiment of the injection system for an internal combustion engine
  • Figure 2 is a block diagram of another embodiment of the injection system.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an injection system for an internal combustion engine, with a fuel tank 10 from which fuel is conveyed by means of a pre-pump 12.
  • the feed pump 12 may be mechanically driven by a drive shaft 27, wherein the drive shaft 27 may be fixedly coupled to a motor shaft of the internal combustion engine.
  • the feed pump 12 is hydraulically coupled on the output side with a form control valve 28, which when exceeded a predetermined fuel pressure at the output side of the feed pump 12, a portion of the funded by the feed pump 12 fuel to the suction side of the feed pump 12 returns and thus keeps the fuel pressure at the output side of the feed pump 12 largely constant.
  • a high-pressure pump 14 Downstream of the pre-feed pump 12, a high-pressure pump 14, which conveys fuel into a fuel reservoir 16 via a fuel storage supply line 44.
  • the high pressure pump 14 may preferably be formed as a radial piston pump or as a series piston pump with a plurality of cylinder units, as are known for use in injection systems of internal combustion engines.
  • an inlet valve 17 is shown schematically in each case as a representative of further inlet valves of the high-pressure pump 14, which are each arranged on the input side of the cylinder units of the high-pressure pump 14.
  • the prefeed pump 12 and the high-pressure pump 14 together form a pump unit 26 in a constructive manner. This is preferably realized in such a way that the prefeed pump 12 and the high-pressure pump 14 are arranged together in a common housing.
  • the prefeed pump 12 and the high-pressure pump 14 preferably have the common drive shaft 27. However, the prefeed pump 12 and the high pressure pump 14 may alternatively have separate drive shafts.
  • the high-pressure pump 14 is connected downstream to the fuel reservoir 16, which in turn hydraulically via lines with the one injector 18 or more injectors 18th is coupled.
  • Each of the injectors 18 is associated with a combustion chamber of the internal combustion engine and each can be controlled so that fuel is injected into the combustion chamber. Excess fuel may be returned from the injectors 18 via an injector return line 46 to the fuel tank 10.
  • a volume flow control valve 22 is arranged, which allows a low-pressure side control of the fuel flow, which is the high-pressure pump 14 to be supplied.
  • the volume flow control valve 22 can be controlled as a function of the fuel pressure measured in the fuel storage 16 by a pressure sensor 24 as well as in dependence on further input variables.
  • the high-pressure pump 14 is connected to a check valve 20 by means of a line 42 branching off downstream of the high-pressure pump 14 and upstream of the fuel reservoir 16.
  • the line 42 branching off downstream of the high-pressure pump 14 and upstream of the fuel accumulator 16 is hydraulically coupled to a purge return line 35.
  • the check valve 20 can open and the fuel delivered by the high-pressure pump 14 can be guided into the fuel tank 10 via the line 42 branching off downstream of the high-pressure pump 14 and upstream of the fuel accumulator 16 and the purge return line 35.
  • a purge line 29 which opens on the output side into the housing of the high-pressure pump 14. This can be done during the Operation of the high-pressure pump 14, the housing of the high pressure pump 14 are flushed, whereby cooling and lubrication of the high-pressure pump 14 is made possible.
  • a purge line valve 32 and hydraulically in series thereto a purge line throttle 34 is arranged in the purge line 29 Brennstoffström.
  • the purge line valve 32 is designed such that it releases the fuel flow passing through the purge line 29 only when an intended fuel pressure on the output side of the prefeed pump 12 is exceeded.
  • the opening pressure difference at the purge line valve 32 must be greater than the opening pressure difference of the inlet valve 17 of the high-pressure pump 14 and the line between them. This is the only way to ensure that the flushing of the high-pressure pump 14 does not begin until the operating pressure of the high-pressure pump 14 has been reached. This ensures that the pressure build-up on the suction side of the high pressure pump 14 is not delayed.
  • the fuel used for Spülungs can leave the high-pressure pump 14 via the purge return line 35 and returned via this in the fuel tank 10.
  • one or more filters 36, 38 are arranged in front of the feed pump 12 and the volume flow control valve 22 for protection against entrained particles in the fuel flow or for separating water.
  • a first filter 36 is hydraulically provided between the fuel tank 10 and the prefeed pump 12 to protect the feed pump 12.
  • a second filter 38 is arranged in order to protect the volume flow control valve 22 and the high-pressure pump 14 before the volume flow control valve 22nd .
  • the first filter 36 and the second filter 38 are preferably provided with venting devices.
  • the purge return line 35 and the injector return line 46 from the injectors 18 are preferably returned to the fuel tank 10.
  • a vent valve 30 is arranged in a downstream of the flow control valve 22 and upstream of the high-pressure pump 14 branching line 40.
  • the downstream of the volume flow control valve 22 and upstream of the high-pressure pump 14 branching line 40 ends on the output side downstream of the fuel tank 10 and upstream of the Vorför- derpumpe 12.
  • the vent valve 30 it is possible, located in the lines located, trapped in the fuel gases in the fuel tank 10 , This may be important in particular when commissioning the injection system when air has collected in the lines after a standstill of the injection system.
  • the venting valve 30 is preferably arranged in the direction of gravity above the high-pressure pump 14, particularly preferably above the inlet valve 17 of the high-pressure pump 14, so that a reliable discharge of gases enclosed in the fuel, in particular from the high-pressure pump 14 of the injection system, is possible.
  • the downstream of the volume flow control valve 22 and upstream of the high-pressure pump 14 branching line 40 and the vent valve 30 are preferably formed within the pump unit 26.
  • the downstream of the volume Current control valve 22 and upstream of the high-pressure pump 14 branching line 40 and the vent valve 30 in the housing of the pump unit 26 additional joints avoided and a particularly high density of the injection system can be achieved.
  • the vent valve 30 has an opening through which a fuel mass flow can flow, which corresponds to a fuel leakage mass flow of the volume flow control valve 22. It can thus be achieved that, if the volume flow control valve 22 does not completely prevent the fuel mass flow, ie has a fuel leakage mass flow, the fuel leakage mass flow can be removed via the venting valve 30 and is not conveyed by the high-pressure pump 14 to the injectors. It is thus possible to design the volume flow control valve 22 as a slide valve, which can be particularly cost-effective.
  • the inlet valve 17 of the high-pressure pump 14 preferably has an opening pressure difference of at least 1.0 bar.
  • the prefeed pump 12 delivers fuel from the fuel tank 10, wherein the intermediate first filter 36 can clean the fuel of particulate pollution and free water fractions, to prevent wear and corrosion in the injection system.
  • the admission pressure control valve 28 the pressure of the high-pressure pump 14 is to be supplied. limited to the fuel.
  • the prefeed pump 12 supplies the fuel via the second filter 38 to the volume flow control valve 22. At this, the fuel flow rate for the suction side of the high pressure pump 14 can be adjusted.
  • the high-pressure pump 14 supplies the fuel storage 16 via the fuel storage supply line 44, the amount of fuel required for the injectors 18. If an inadmissibly high pressure is reached in the fuel reservoir 16, then the check valve 20 opens and fuel can be returned from the fuel reservoir 16 into the fuel tank 10.
  • the fuel pressure produced on the pressure side of the prefeed pump 12 is initially so low that the admission pressure control valve 28 is closed.
  • a pressure build-up on the pressure side of the feed pump 12 wherein a portion of the fuel flow is guided via the downstream of the flow control valve 22 and upstream of the high-pressure pump 14 branching line 40 to the vent valve 30 and optionally located in the lines, trapped in the fuel gases can be removed via the venting device of the second filter 38 at least partially from the injection system.
  • the inlet valve 17 opens the high-pressure pump 14 and the high-pressure pump 14 delivers fuel into the fuel reservoir 16.
  • the purge line valve can Open 32 and fuel is conveyed through the purge line 29 and used to purge the high-pressure pump 14.
  • trapped in the fuel gases can in this case by means of Vortex- pump 12 from the vent valve 30 at least partially returned via the purge line 29 and the purge return line 35 to the fuel tank 10 and discharged from the injection system. It can thus be achieved that the gases enclosed in the fuel are kept away from the inlet valve 17 of the high-pressure pump 14. This makes it possible to ensure that the cylinder units of the high-pressure pump 14 operate uniformly, as a result of which a uniform delivery of the high-pressure pump 14 can be achieved.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the injection system. Below, essentially only the differences of the further embodiment to the first embodiment of the injection system are described.
  • the line 40 branching downstream of the volume flow control valve 22 and upstream of the high pressure pump 14 discharges upstream of the fuel tank 10 into the purge return line 35, providing hydraulic coupling between the line branching downstream of the volumetric flow control valve 22 and upstream of the high pressure pump 14 40 and the fuel tank 10 is given.
  • the feed pump 12 and the high pressure pump 14 are coupled together in this embodiment via the common drive shaft 27, but otherwise formed separately.
  • the mode of operation of the second embodiment of the injection system differs from the function of the first embodiment of the injection system in that the optionally located in the lines, inserted in the fuel. closed gases via the downstream of the volume flow control valve 22 and upstream of the high-pressure pump 14 branching line 40 and subsequently returned directly via the purge return line 35 to the fuel tank 10 and can be discharged from the injection system.
  • the optionally located in the lines inserted in the fuel. closed gases via the downstream of the volume flow control valve 22 and upstream of the high-pressure pump 14 branching line 40 and subsequently returned directly via the purge return line 35 to the fuel tank 10 and can be discharged from the injection system.

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Abstract

Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens einem mit einem Kraftstoffspeicher (16) gekoppelten Injektor (18), einer Vorförderpumpe (12) zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (10), einer der Vorförderpumpe (12) stromabwärts nachgeordneten Hochdruckpumpe (14) zur Förderung des Kraftstoffs in den Kraftstoff Speicher (16), einem hydraulisch zwischen der Vorförderpumpe (12) und der Hochdruckpumpe (14) angeordneten Volumenstromsteuerventil (22), mit dem der Kraftstofffluss von der Vorförderpumpe (12) in die Hochdruckpumpe (14) einstellbar ist, und einem dem Volumenstromsteuerventil (22) stromabwärts nachgeordneten Entlüftungsventil (30), das ausgebildet und angeordnet ist zum Abführen von stromaufwärts der Hochdruckpumpe (14) im Kraftstoff eingeschlossenen Gasen.

Description

Beschreibung
Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine .
Zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, kommen Einspritzanlagen zum Einsatz, die in den letzten Jahren immer mehr als so genannte „Common-Rail"-Anlagen ausgeführt sind. Bei diesen werden die in den Brennräumen angeordneten Injektoren aus einem gemeinsamen KraftstoffSpeicher, dem Common-Rail, mit Kraftstoff versorgt. Der einzuspritzende Kraftstoff liegt dabei im KraftstoffSpeicher unter einem Druck von bis zu 2000 bar vor.
Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen weisen üblicherweise verschiedene Pumpen auf, mittels derer Kraftstoff gefördert wird, um in Brennräume der Brennkraftmaschine eingebracht zu werden. Derartige Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen stellen hohe Anforderungen an die Genauigkeit des zur Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine erforderlichen Einspritzdrucks.
Dies ist besonders wichtig, da immer strengere Gesetzesvorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoffemission von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, erlassen werden. Diese machen es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch welche die Schadstoffemissionen gesenkt werden. So ist beispielsweise die Bildung von Ruß stark abhängig von der Aufbereitung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine. Die Einspritzanlage kann mit geeigneten Steuer- und Regelaggregaten eine hohe Genauigkeit des Einspritzdrucks des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine erreichen.
Aus der EP 1 296 060 Bl ist eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine bekannt, mit einer Vorförderpumpe, mit der Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zur Saugseite einer Hochdruckpumpe gefördert werden kann. Eine der Vorförderpumpe hydraulisch nachgeschaltete Hochdruckpumpe fördert Kraftstoff dann in einen KraftstoffSpeicher, von wo aus er dann an mit dem KraftstoffSpeicher hydraulisch gekoppelte Injektoren verteilt werden kann. Zwischen dem Kraftstofftank und der Vor- förderpumpe ist ein Regelventil angeordnet, durch das ein Kraftstoffdurchfluss vom Kraftstofftank zur Vorförderpumpe eingestellt werden kann. Bei geeigneter Ansteuerung des Regelventils kann so in dem KraftstoffSpeicher ein vorgegebener, von den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine abhängiger Druck erreicht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzanlage der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die eine hohe Genauigkeit des Einspritzdrucks des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine und einen einfachen Aufbau der Einspritzanlage ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens einem mit einem KraftstoffSpeicher gekoppelten Injektor, einer Vorförderpumpe zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank, einer der Vorförderpumpe stromabwärts nachgeordneten Hochdruckpumpe zur Förderung des Kraftstoffs in den KraftstoffSpeicher, einem hydraulisch zwischen der Vorförderpumpe und der Hochdruckpumpe angeordneten Volumenstromsteuerventil, mit dem der Kraftstofffluss von der Vorförderpumpe in die Hochdruckpumpe einstellbar ist, und einem dem Volumenstromsteuerventil stromabwärts nachgeordneten Entlüftungsventil, das ausgebildet und angeordnet ist zum Abführen von stromaufwärts der Hochdruckpumpe im Kraftstoff eingeschlossenen Gasen.
Insbesondere ist das Entlüftungsventil derart ausgebildet und angeordnet, dass die im Kraftstoff eingeschlossenen Gase aus der Einspritzanlage abführbar sind, und zwar insbesondere derart, dass die im Kraftstoff eingeschlossenen Gase von der Hochdruckpumpe fernhaltbar sind.
Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass im Kraftstoff eingeschlossene Gase in sicherer Weise aus der Einspritzanlage entfernt werden können. Damit ist es möglich, dass insbesondere bei einer Ausbildung der Hochdruckpumpe als Drehkolbenpumpe mit mehreren Kolben eine gleichmäßige Förderung des Kraftstoffs in den KraftstoffSpeicher und damit ein zeitlich annähernd konstanter Druck im KraftstoffSpeicher erreichbar ist. Darüber hinaus kann ein niedriger Kostenaufwand der Einspritzanlage erreicht werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Entlüftungsventil angeordnet in einer stromabwärts des Volumenstromsteuerventils und stromaufwärts der Hochdruckpumpe abzweigenden Leitung. Dies hat den Vorteil, dass im Kraftstoff befindliche Gase in sicherer Weise vor Erreichen der Hochdruckpumpe aus der Einspritzanlage entfernt werden können. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die stromabwärts des Volumenstromsteuerventils und stromaufwärts der Hochdruckpumpe abzweigende Leitung mit dem Kraftstofftank hydraulisch gekoppelt. Dies ist besonders vorteilhaft, weil so im Kraftstoff eingeschlossene Gase in sicherer Weise aus der Einspritzanlage in den Kraftstofftank abgeführt werden können .
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Entlüftungsventil in Schwerkraftrichtung oberhalb des mindestens der Hochdruckpumpe angeordnet. Damit kann erreicht werden, dass im Kraftstoff eingeschlossene, bereits zur Hochdruckpumpe gelangte Gase in sicherer Weise aus der Hochdruckpumpe entfernt werden können und/oder der Eintrag von im Kraftstoff eingeschlossenen Gasen in die Hochdruckpumpe verhindert werden kann.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform bilden die Vorförderpumpe und die Hochdruckpumpe konstruktiv eine Pumpeneinheit aus, und die stromabwärts des Volumenstromsteuerventils und stromaufwärts der Hochdruckpumpe abzweigende Leitung, in der das Entlüftungsventil angeordnet ist, ist innerhalb der Pumpeneinheit angeordnet. Damit ist es möglich, dass keine Bauteile zur Entfernung von im Kraftstoff eingeschlossenen Gasen außerhalb der Pumpeneinheit erforderlich sind und die stromabwärts des Volumenstromsteuerventils und stromaufwärts der Hochdruckpumpe abzweigende Leitung sowie das in dieser angeordnete Entlüftungsventil eine Baueinheit ausbilden können, und so Undichtigkeitsstellen vermieden werden können.
Besonders bevorzugt ist, wenn das Entlüftungsventil eine Öffnung aufweist, die so ausgebildet ist, dass bei bestimmungsgemäßen Einsatz der Einspritzanlage ein Kraftstoffmassenstrom durch die Öffnung führbar ist, der einem Kraftstoff- leckmassenstrom des Volumenstromsteuerventils entspricht. Auf diese Weise ist es möglich auf eine leckagefreie Ausbildung des Volumenstromsteuerventils zu verzichten, und den Kraftstoffleckmassenstrom über die Öffnung des Entlüftungsventils abzuführen .
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, und
Figur 2 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Einspritzanlage.
In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine dargestellt, mit einem Kraftstofftank 10, aus dem Kraftstoff mittels einer Vorför- derpumpe 12 gefördert wird. Die Vorförderpumpe 12 kann von einer Antriebswelle 27 mechanisch angetrieben werden, wobei die Antriebswelle 27 mit einer Motorwelle der Brennkraftmaschine fest gekoppelt sein kann. Alternativ ist es auch möglich, die Vorförderpumpe 12 elektrisch zu betreiben, wodurch eine Steuerung der Förderleistung der Vorförderpumpe 12 unabhängig von der Förderleistung weiterer Pumpen möglich ist.
Die Vorförderpumpe 12 ist ausgangsseitig mit einem Vordruckregelventil 28 hydraulisch gekoppelt, das beim Überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks an der Ausgangsseite der Vorförderpumpe 12 einen Teil des von der Vorförderpumpe 12 geförderten Kraftstoffs zur Ansaugseite der Vorförderpumpe 12 zurückführt und damit den Kraftstoffdruck an der Ausgangsseite der Vorförderpumpe 12 weitgehend konstant hält.
Der Vorförderpumpe 12 ist stromabwärts eine Hochdruckpumpe 14 nachgeordnet, die über eine KraftstoffSpeicherzuleitung 44 Kraftstoff in einen KraftstoffSpeicher 16 fördert. Durch die Hochdruckpumpe 14 kann der Kraftstoff, der mittels Injektoren 18 in Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt werden soll, einen relativ hohen Einspritzdruck erreichen. Die Hochdruckpumpe 14 kann vorzugsweise als Radialkolbenpumpe oder als Reihenkolbenpumpe mit mehreren Zylindereinheiten ausgebildet sein, wie sie zum Einsatz in Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt sind. In den Figuren 1 und 2 ist schematisch jeweils ein Einlassventil 17 stellvertretend für weitere Einlassventile der Hochdruckpumpe 14 dargestellt, die jeweils eingangsseitig der Zylindereinheiten der Hochdruckpumpe 14 angeordnet sind.
Die Vorförderpumpe 12 und die Hochdruckpumpe 14 bilden zusammen in konstruktiver Weise eine Pumpeneinheit 26. Diese ist vorzugsweise so realisiert, dass die Vorförderpumpe 12 und die Hochdruckpumpe 14 zusammen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Die Vorförderpumpe 12 und die Hochdruckpumpe 14 weisen bevorzugt die gemeinsame Antriebswelle 27 auf. Die Vorförderpumpe 12 und die Hochdruckpumpe 14 können jedoch alternativ auch separate Antriebswellen aufweisen.
Die Hochdruckpumpe 14 ist stromabwärts mit dem Kraftstoffspeicher 16 verbunden, der wiederum über Leitungen hydraulisch mit dem einen Injektor 18 oder mehreren Injektoren 18 gekoppelt ist. Jedem der Injektoren 18 ist ein Brennraum der Brennkraftmaschine zugeordnet und jeder kann so angesteuert werden, dass Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird. Überschüssiger Kraftstoff kann von den Injektoren 18 über eine Inj ektorrücklaufleitung 46 zum Kraftstofftank 10 zurückgeführt werden.
Zwischen der Vorförderpumpe 12 und der Hochdruckpumpe 14 ist ein Volumenstromsteuerventil 22 angeordnet, das eine nieder- druckseitige Steuerung des KraftstoffStroms ermöglicht, der der Hochdruckpumpe 14 zugeführt werden soll. Das Volumenstromsteuerventil 22 kann hierzu in Abhängigkeit von dem durch einen Drucksensor 24 gemessenen Kraftstoffdruck in dem KraftstoffSpeicher 16 sowie in Abhängigkeit von weiteren Eingangsgrößen gesteuert werden.
Die Hochdruckpumpe 14 ist mittels einer stromabwärts der Hochdruckpumpe 14 und stromaufwärts des KraftstoffSpeichers 16 abzweigenden Leitung 42 mit einem Rückschlagventil 20 verbunden. Ausgangsseitig ist die stromabwärts der Hochdruckpumpe 14 und stromaufwärts des KraftstoffSpeichers 16 abzweigende Leitung 42 mit einer Spülrücklaufleitung 35 hydraulisch gekoppelt. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoff- drucks in dem KraftstoffSpeicher 16 kann das Rückschlagventil 20 öffnen und der von der Hochdruckpumpe 14 geförderte Kraftstoff kann über die stromabwärts der Hochdruckpumpe 14 und stromaufwärts des KraftstoffSpeichers 16 abzweigende Leitung 42 und die Spülrücklaufleitung 35 in den Kraftstofftank 10 geführt werden.
Zwischen der Vorförderpumpe 12 und dem Vordruckregelventil 28 zweigt eine Spülleitung 29 ab, die ausgangsseitig in das Gehäuse der Hochdruckpumpe 14 mündet. Damit kann während des Betriebs der Hochdruckpumpe 14 das Gehäuse der Hochdruckpumpe 14 gespült werden, wodurch eine Kühlung und Schmierung der Hochdruckpumpe 14 ermöglicht wird.
In der Spülleitung 29 ist ein Spülleitungsventil 32 und hydraulisch in Serie hierzu eine Spülleitungsdrossel 34 angeordnet. Die Spülleitungsdrossel 34 dient dazu, den zu Spülungszwecken in die Spülleitung 29 abgezweigten Kraftstoffström zu begrenzen. Das Spülleitungsventil 32 ist so ausgelegt, dass es den über die Spülleitung 29 laufenden Kraftstoffström erst beim Überschreiten eines vorgesehenen Kraftstoffdrucks der Ausgangsseite der Vorförderpumpe 12 freigibt. Die Öffnungsdruckdifferenz am Spülleitungsventil 32 muss dabei größer sein als die Öffnungsdruckdifferenz des Einlassventils 17 der Hochdruckpumpe 14 und der dazwischen liegenden Leitung. Nur so ist sichergestellt, dass die Spülung der Hochdruckpumpe 14 erst dann einsetzt, wenn der Betriebsdruck der Hochdruckpumpe 14 erreicht ist. Damit wird sichergestellt, dass der Druckaufbau an der Ansaugseite der Hochdruckpumpe 14 nicht verzögert wird.
Der zu Spülungszwecken verwendete Kraftstoff kann die Hochdruckpumpe 14 über die Spülrücklaufleitung 35 verlassen und über diese in den Kraftstofftank 10 zurückgeführt werden.
Vorzugsweise sind zum Schutz vor im Kraftstoffström mitgeführten Partikeln oder zum Abscheiden von Wasser vor der Vor- förderpumpe 12 und dem Volumenstromsteuerventil 22 ein oder mehrere Filter 36, 38 angeordnet. So ist zum Schutz der Vor- förderpumpe 12 hydraulisch zwischen dem Kraftstofftank 10 und der Vorförderpumpe 12 ein erster Filter 36 vorgesehen. Des Weiteren ist zum Schutz des Volumenstromsteuerventils 22 und der Hochdruckpumpe 14 vor dem Volumenstromsteuerventil 22 ein zweiter Filter 38 angeordnet. Der erste Filter 36 und der zweite Filter 38 sind vorzugsweise mit Entlüftungsvorrichtungen versehen.
Die Spülrücklaufleitung 35 und die Injektorrücklaufleitung 46 von den Injektoren 18 sind vorzugsweise zum Kraftstofftank 10 zurückgeführt .
In einer stromabwärts des Volumenstromsteuerventils 22 und stromaufwärts der Hochdruckpumpe 14 abzweigenden Leitung 40 ist ein Entlüftungsventil 30 angeordnet. Die stromabwärts des Volumenstromsteuerventils 22 und stromaufwärts der Hochdruckpumpe 14 abzweigende Leitung 40 mündet ausgangsseitig stromabwärts des Kraftstofftanks 10 und stromaufwärts der Vorför- derpumpe 12. Mittels des Entlüftungsventils 30 ist es möglich, gegebenenfalls in den Leitungen befindliche, im Kraftstoff eingeschlossene Gase in den Kraftstofftank 10 abzuführen. Dies kann insbesondere bei der Inbetriebnahme der Einspritzanlage wichtig sein, wenn sich nach einem Stillstand der Einspritzanlage Luft in den Leitungen gesammelt hat.
Vorzugsweise ist das Entlüftungsventil 30 in Schwerkraftrichtung oberhalb der Hochdruckpumpe 14, besonders bevorzugt o- berhalb des Einlassventils 17 der Hochdruckpumpe 14, angeordnet, so dass ein zuverlässiges Abführen von im Kraftstoff eingeschlossenen Gasen insbesondere aus der Hochdruckpumpe 14 der Einspritzanlage möglich ist.
Die stromabwärts des Volumenstromsteuerventils 22 und stromaufwärts der Hochdruckpumpe 14 abzweigende Leitung 40 und das Entlüftungsventil 30 sind bevorzugt innerhalb der Pumpeneinheit 26 ausgebildet. So können vorzugsweise durch Ausbilden von Leitungsabschnitten der stromabwärts des Volumen- Stromsteuerventils 22 und stromaufwärts der Hochdruckpumpe 14 abzweigenden Leitung 40 und des Entlüftungsventils 30 in dem Gehäuse der Pumpeneinheit 26 zusätzliche Verbindungsstellen vermieden und eine besonders hohe Dichtheit der Einspritzanlage erreicht werden.
Das Entlüftungsventil 30 hat eine Öffnung, durch die ein Kraftstoffmassenstrom strömen kann, der einem Kraftstoffleck- massenstrom des Volumenstromsteuerventils 22 entspricht. Damit kann erreicht werden, dass, falls das Volumenstromsteuerventil 22 den Kraftstoffmassenstrom nicht vollständig unterbindet, also einen Kraftstoffleckmassenstrom aufweist, der Kraftstoffleckmassenstrom über das Entlüftungsventil 30 abgeführt werden kann und nicht von der Hochdruckpumpe 14 zu den Injektoren gefördert wird. Es ist so möglich, das Volumenstromsteuerventil 22 als Schieberventil auszubilden, das besonders kostengünstig sein kann.
Um eine zuverlässige Funktion des Entlüftungsventils 30 insbesondere während der Inbetriebnahme der Einspritzanlage zu ermöglichen, wie im Folgenden noch ausgeführt wird, hat das Einlassventil 17 der Hochdruckpumpe 14 vorzugsweise eine Öffnungsdruckdifferenz von mindestens 1,0 bar.
Im Folgenden soll kurz die Funktionsweise der ersten Ausführungsform der Einspritzanlage erläutert werden:
Die Vorförderpumpe 12 fördert Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 10, wobei der zwischengeschaltete erste Filter 36 den Kraftstoff von Partikelverschmutzung und freien Wasseranteilen reinigen kann, um einen Verschleiß und Korrosion in der Einspritzanlage zu verhindern. Mittels des Vordruckregelventils 28 wird der Druck des der Hochdruckpumpe 14 zuzuführen- den Kraftstoffs begrenzt. Die Vorförderpumpe 12 führt den Kraftstoff über den zweiten Filter 38 dem Volumenstromsteuerventil 22 zu. An diesem kann der Kraftstoffvolumenstrom für die Ansaugseite der Hochdruckpumpe 14 eingestellt werden. Die Hochdruckpumpe 14 liefert dem KraftstoffSpeicher 16 über die KraftstoffSpeicherzuleitung 44 die für die Injektoren 18 benötigte Kraftstoffmenge. Wird in dem KraftstoffSpeicher 16 ein unzulässig hoher Druck erreicht, so öffnet das Rückschlagventil 20 und Kraftstoff kann aus dem KraftstoffSpeicher 16 in den Kraftstofftank 10 zurückgeführt werden.
Während der Inbetriebnahme der Einspritzanlage ist der auf der Druckseite der Vorförderpumpe 12 hergestellte Kraftstoffdruck zunächst so niedrig, dass das Vordruckregelventil 28 geschlossen ist. Solange der von der Vorförderpumpe 12 herzustellende Kraftstoffdruck nicht erreicht ist, erfolgt ein Druckaufbau an der Druckseite der Vorförderpumpe 12, wobei ein Teil des Kraftstoffvolumenstroms über die stromabwärts des Volumenstromsteuerventils 22 und stromaufwärts der Hochdruckpumpe 14 abzweigende Leitung 40 zu dem Entlüftungsventil 30 geführt wird und so gegebenenfalls in den Leitungen befindliche, im Kraftstoff eingeschlossene Gase über die Entlüftungsvorrichtung des zweiten Filters 38 mindestens teilweise aus der Einspritzanlage abgeführt werden können.
Sobald der Öffnungsdifferenzdruck des Einlassventils 17 der Hochdruckpumpe 14 von vorzugsweise 1,0 bar überschritten wird, öffnet das Einlassventil 17 der Hochdruckpumpe 14 und die Hochdruckpumpe 14 fördert Kraftstoff in den Kraftstoffspeicher 16. Fördert die Hochdruckpumpe 14 Kraftstoff in den KraftstoffSpeicher 16, so kann das Spülleitungsventil 32 öffnen und Kraftstoff wird über die Spülleitung 29 gefördert und zur Spülung der Hochdruckpumpe 14 eingesetzt. Die gegebenen- falls in den Leitungen befindlichen, im Kraftstoff eingeschlossenen Gase können in diesem Fall mittels der Vorförder- pumpe 12 vom Entlüftungsventil 30 mindestens teilweise über die Spülleitung 29 und die Spülrücklaufleitung 35 zum Kraftstofftank 10 zurückgeführt und aus der Einspritzanlage abgeführt werden. Damit kann erreicht werden, dass die im Kraftstoff eingeschlossenen Gase von dem Einlassventil 17 der Hochdruckpumpe 14 ferngehalten werden. Damit lässt sich erreichen, dass die Zylindereinheiten der Hochdruckpumpe 14 gleichmäßig arbeiten, wodurch eine gleichförmige Förderung der Hochdruckpumpe 14 erreicht werden kann.
In Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform der Einspritzanlage gezeigt. Im Folgenden sind im Wesentlichen nur die Unterschiede der weiteren Ausführungsform zu der ersten Ausführungsform der Einspritzanlage beschrieben.
In der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform der Einspritzanlage mündet die stromabwärts des Volumenstromsteuerventils 22 und stromaufwärts der Hochdruckpumpe 14 abzweigende Leitung 40 ausgangsseitig stromaufwärts des Kraftstofftanks 10 in die Spülrücklaufleitung 35, wodurch eine hydraulische Kopplung zwischen der stromabwärts des Volumenstromsteuerventils 22 und stromaufwärts der Hochdruckpumpe 14 abzweigenden Leitung 40 und dem Kraftstofftank 10 gegeben ist. Die Vorförderpumpe 12 und die Hochdruckpumpe 14 sind bei dieser Ausführungsform über die gemeinsame Antriebswelle 27 miteinander gekoppelt, ansonsten jedoch separat ausgebildet.
Die Funktionsweise der zweiten Ausführungsformen der Einspritzanlage unterscheidet sich von der Funktion der ersten Ausführungsform der Einspritzanlage dadurch, dass die gegebenenfalls in den Leitungen befindlichen, im Kraftstoff einge- schlossenen Gase über die stromabwärts des Volumenstromsteuerventils 22 und stromaufwärts der Hochdruckpumpe 14 abzweigende Leitung 40 und in der Folge direkt über die Spülrücklaufleitung 35 zum Kraftstofftank 10 zurückgeführt und aus der Einspritzanlage abgeführt werden können. Damit kann ein besonders zuverlässiges Entfernen von im Kraftstoff eingeschlossenen Gasen aus der Einspritzanlage erreicht werden.

Claims

Patentansprüche
1. Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit
- mindestens einem mit einem KraftstoffSpeicher (16) gekoppelten Injektor (18),
- einer Vorförderpumpe (12) zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (10),
- einer der Vorförderpumpe (12) stromabwärts nachgeordneten Hochdruckpumpe (14) zur Förderung des Kraftstoffs in den KraftstoffSpeicher (16),
- einem hydraulisch zwischen der Vorförderpumpe (12) und der Hochdruckpumpe (14) angeordneten Volumenstromsteuerventil
(22), mit dem der Kraftstofffluss von der Vorförderpumpe (12) in die Hochdruckpumpe (14) einstellbar ist, und
- einem dem Volumenstromsteuerventil (22) stromabwärts nachgeordneten Entlüftungsventil (30), das ausgebildet und angeordnet ist zum Abführen von stromaufwärts der Hochdruckpumpe (14) im Kraftstoff eingeschlossenen Gasen.
2. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (30) angeordnet ist in einer stromabwärts des Volumenstromsteuerventils (22) und stromaufwärts der Hochdruckpumpe (14) abzweigenden Leitung (40).
3. Einspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die stromabwärts des Volumenstromsteuerventils (22) und stromaufwärts der Hochdruckpumpe (14) abzweigende Leitung (40) mit dem Kraftstofftank (10) hydraulisch gekoppelt ist.
4. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (30) in Schwerkraftrichtung oberhalb der Hochdruckpumpe (14) angeordnet ist.
5. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorförderpumpe (12) und die Hochdruckpumpe (14) konstruktiv eine Pumpeneinheit (26) ausbilden, und die stromabwärts des Volumenstromsteuerventils
(22) und stromaufwärts der Hochdruckpumpe (14) abzweigende Leitung (40), in der das Entlüftungsventil (30) angeordnet ist, innerhalb der Pumpeneinheit (26) angeordnet ist.
6. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (30) eine Öffnung aufweist, die so ausgebildet ist, dass bei bestimmungsgemäßen Einsatz der Einspritzanlage ein Kraftstoffmassenstrom durch die Öffnung führbar ist, der einem Kraftstoff- leckmassenstrom des Volumenstromsteuerventils (22) entspricht .
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