KRAFTSTOFFEINSPRITZSYSTEM MIT DRUCKREGELUNG IN DER RÜCKLAUFLEITUNG

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen, mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe, mit einem Common-Rail, mit mindestens einem Injektor, mit einer Vorförderpumpe, wobei die Kraftstoffhochdruckpumpe den oder die Injektoren über den Common-Rail mit Kraftstoff versorgt, mit einer Regelung des Förderdrucks der Vorförderpumpe, mit einer Rücklaufleitung zur Abfuhr von Kraftstoff aus dem oder den Injektoren und/oder der Kraftstoffhochdruckpumpe und mit einer Druckregelung in der Rücklaufleitung.

[0002] Das Betriebsverhalten von Injektoren, der Druckregelung des Common-Rails und die Kraftstoffhochdruckpumpe von Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystemen hängt u. a. vom Gegendruck in der Rücklaufleitung ab. Deshalb wird bei den bekannten Kraftstoffeinspritzsystemen der Druck in der Rücklaufleitung durch in die Rücklaufleitung eingefügte Druckhalteventile (siehe z.B. das Dokument DE 198 45 556 A) oder ein parallel zu einer Tankstrahlpumpe im Kraftstofftank geschaltetes Druckbegrenzungsventil geregelt. Diese Druckregelungen sind abhängig vom Umgebungsdruck und dem Kraftstoffrücklauf, der wiederum vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine abhängt.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Druckregelung in der Rücklaufleitung mit verbesserter Regelgüte bereitzustellen.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen, mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe, mit einem Common-Rail, mit mindestens einem Injektor, mit einer Vorförderpumpe, wobei die Kraftstoffhochdruckpumpe den oder die Injektoren über den Common-Rail mit Kraftstoff versorgt, mit einer Vorförderpumpe, die Kraftstoff aus einem Tank zur Kraftstoffhochdruckpumpe fördert, mit einer Regelung des Förderdrucks der Vorförderpumpe, mit einer Rücklaufleitung zur Abfuhr von Kraftstoff aus dem oder den Injektoren und/oder der Kraftstoffhochdruckpumpe und mit einer Druckregelung in der Rücklaufleitung wobei der Druck in der Rücklaufleitung in Abhängigkeit des Förderdrucks der Vorförderpumpe geregelt wird.

Vorteile der Erfindung

[0005] Bei diesem Kraftstoffeinspritzsystem wird die Druckhaltung in der Rücklaufleitung dadurch verbessert, dass als Referenzenwert für die Druckregelung der Rücklaufleitung der Förderdruck Vorförderpumpe herangezogen wird. Da der Förderdruck der Vorförderpumpe geregelt wird, wird auch die Regelgüte des Drucks in der Rücklaufleitung verbessert.

[0006] In weiterer Ergänzung der Erfindung wird der Förderdruck der Vorförderpumpe auf einen Absolutwert geregelt, so dass auch die Regelung des Drucks in der Rücklaufleitung vom Umgebungsdruck unabhängig ist und somit eine weitere Verbesserung der Regelgüte erreicht wird.

[0007] In weiterer Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorförderpumpe im Tank angeordnet ist, dass im Tank eine Tankstrahlpumpe zur Befüllung eines Schwelltopfs vorgesehen ist, und dass die Tankstrahlpumpe von der Rücklaufleitung angetrieben wird. Bei dieser Ausführungsform wird die Vorförderpumpe unabhängig von der Kraftstoffhochdruckpumpe angetrieben und kann somit besser geregelt werden. Infolgedessen wird der Druck im Druckbereich der Vorförderpumpe besser konstant gehalten, was sich vorteilhaft auf die Regelgüte des Drucks in der Rücklaufleitung auswirkt.

[0008] In weiterer Ergänzung der Erfindung weist das Druckregelventil mindestens einen Zulauf, einen Ablauf und einen Steuerdruckanschluss auf und steht der Steuerdruckanschluss mit der Druckseite der Vorförderpumpe hydraulisch in Verbindung, so dass in erfindungsgemäßer Weise die Regelgüte des Drucks in der Rücklaufleitung verbessert wird.

[0009] Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist weiter vorgesehen, dass das Druckregelventil als Schieberventil ausgeführt ist, dass eine Stirnseite des Schiebers mit dem Förderdruck der Vorförderpumpe beaufschlagt wird, dass auf eine zweite Stirnseite des Schiebers der Druck der Rücklaufleitung und die Kraft einer Regelfeder.wirken und dass in Abhängigkeit der Stellung des Schiebers der Ablauf des Druckregelventils freigegeben wird, so dass auf einfache Weise der Druck in der Rücklaufleitung geregelt wird. Wegen des feinfühligen Ansprechverhaltens von Schieberventilen ergibt sich eine besonders hohe Regelgüte.

[0010] Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Druckregelventil als Sitzventil mit einer Membran und einem Ventilkörper ausgeführt ist, dass eine erste Seite der Membran mit dem Förderdruck der Vorförderpumpe beaufschlagt wird, dass auch eine zweite Seite der Membran der Druck der Rücklaufleitung und die Kraft einer Regelfeder wirken und dass in Abhängigkeit der Stellung der Membran der Ventilkörper für einen Ventilsitz abgehoben wird und der Ablauf des Druckregelventils freigegeben wird, so dass wegen der Größe der Membran schon kleinste Druckänderungen einen Regelvorgang auslösen und somit eine hohe Regelgüte erreicht wird.

[0011] Der Ventilkörper kann als Kugel oder Ventilkegel ausgeführt sein, so dass die spezifischen Vorteile dieser Ventilkörper auch für ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem nutzbar werden.

[0012] Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung entnehmbar.

Zeichnung

[0013] Es zeigen:

Figur 1

ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems in Ruhestellung;

Figur 2

das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 in Regelstellung;

Figur 3

ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems; und

Figur 4

ein als Membranventil ausgeführtes Druckregelventil.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0014] In Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems schematisch dargestellt. Eine Kraftstoffhochdruckpumpe 1, die nicht näher erläutert wird, fördert Kraftstoff in einem Common-Rail 3. Vom Common-Rail 3 werden nicht dargestellte Injektoren über Verbindungsleitungen 5 mit Kraftstoff versorgt. Der Druck im Common-Rail 3 wird über ein Druckhalteventil 7 geregelt.

[0015] Die Kraftstoffhochdruckpumpe 1 wird aus einem Tank 9 mit einem Schwelltopf 11, mehreren Tankstrahlpumpen 13, einem Vorfilter 15, einem Rückschlagventil 17 und einer elektrischen Vorförderpumpe 19 über eine Versorgungsleitung 21 mit Kraftstoff versorgt. In der Versorgungsleitung 21 ist ein Kraftstofffilter 23 mit Wasserabscheider und ein Absolutdrucksensor 25 eingebaut. Die Messwerte des Absolutdrucksensors 25 werden an ein nicht dargestelltes Steuergerät übertragen, welches in Abhängigkeit des in der Versorgungsleitung 21 gemessenen Drucks die Vorförderpumpe 19 so ansteuert, dass in der Versorgungsleitung 21 ein konstanter Absolutdruck herrscht. Die Versorgungsleitung 21 ist mit dem Förderdruck der Vorförderpumpe 19 beaufschlagt.

[0016] Angetrieben werden die Tankstrahlpumpen 13 von dem Kraftstoff, der über eine Rücklaufleitung 27 aus dem Common-Rail 3 und den Leckageleitungen 29 der nicht dargestellten Injektoren in den Tank 9 zurückfließt. Die Rücklaufleitung 27 wird durch ein Druckregelventil 31 in zwei Abschnitte 27a und 27b unterteilt. Für die Funktion der nicht dargestellten Injektoren und der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 ist es wichtig, dass der Druck im Abschnitt 27a der Rücklaufleitung 27 konstant ist.

[0017] Das Druckregelventil 31 ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 als Schieberventil ausgebildet. Ein Schieber 33 wird auf seiner ersten Stirnseite 35 über eine Verbindungsleitung 37 mit dem Druck in der Versorgungsleitung 21, welcher dem Förderdruck der Vorförderpumpe 19 entspricht, beaufschlagt. Die Verbindungsleitung 37 mündet in einen Steuerdruckanschluss des Druckregelventils 31. An den dem Steuerdruckanschluss 39 entgegengesetzten Ende des Druckregelventils 31 ist ein Zulauf 41 vorgesehen in welchen der Abschnitt 27a der Rücklaufleitung mündet. D.h. eine zweite Stirnseite 43 des Schiebers 33 wird mit dem Druck des Kraftstoffs im Abschnitt 27a der Rücklaufleitung 27 beaufschlagt. Zusätzlich wirkt auf die zweite Stirnseite 43 noch die Kraft einer Regelfeder 45, welche sich gegen die zweite Stirnseite 43 und das Gehäuse des Druckregelventils 31 abstützt.

[0018] In der in Figur 1 dargestellten Position des Schiebers 33 gibt dieser einen Ablauf 47 frei, an den der Abschnitt 27b der Rücklaufleitung angeschlossen ist.

[0019] Der Druck im Abschnitt 27a wird somit im Wesentlichen durch den Strömungswiderstand des Druckregelventils 31 und der Tankstrahlpumpen 13 bestimmt. Wegen des umgebungsdruckabhängigen Strömungswiderstands der Tankstrahlpumpen 13 ergibt sich somit eine leichte Proportionalcharakteristik des Drucks im Abschnitt 27a der Rücklaufleitung.

[0020] In Figur 2 ist das Druckregelventil 31 in einer Regelposition dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden nicht alle Bauteile des Druckregelventils mit Bezugszeichen versehen. In der in Figur 2 dargestellten Position des Schiebers 33 verschließt dieser an seiner zweiten Stirnseite 43 den Ablauf 47 teilweise. Der Schieber 33 wird durch den auf seine erste Stirnseite 35 wirkenden Steuerdruck aus der Versorgungsleitung 21 gegen die Kraft der Regelfeder 45 und den Druck auf die zweite Stirnseite 43 angehoben. Dadurch erhöht sich der Strömungswiderstand des Druckregelventils 31 gegenüber der in Figur 1 gezeigten Ruheposition.

[0021] Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 sind Zulauf 41 und Ablauf 47 einander gegenüberliegend angeordnet. Der Schieber 33 weist eine Ringnut 48 auf, die in der Ruhestellung, wie sie in Figur 3 dargestellt ist, Zulauf 41 und Ablauf 47 mehr oder weniger freigibt. Der Druck des Abschnitts 27a der Rücklaufleitung wird über eine separate Steuerleitung 49 in den von der zweiten Stirnseite 43 des Schiebers 33 begrenzten Raum geführt. Zulauf 41 und Ablauf 47 können auch etwas gegeneinander versetzt angeordnet werden, so dass zuerst bspw. der Zulauf von der Ringnut 48 freigegeben wird und anschließend der Ablauf 47 freigegeben wird. Durch diese Maßnahme kann das Betriebsverhalten des Druckregelventils 31 beeinflusst werden.

[0022] In Figur 4 ist ein als Membranventil ausgebildetes Druckregelventil 31 dargestellt. Eine Membran 51 teilt den von einem Gehäuse 53 umschlossenen Raum in zwei Teilräume. Eine erste Seite 55 der Membran 51 wird über den Steuerdruckanschluss 39 mit dem Druck in der Versorgungsleitung 21, bzw. dem Förderdruck der Vorförderpumpe 1 (beide nicht dargestellt) beaufschlagt. Auf eine zweite Seite 57 der Membran wirken eine Regelfeder 45 und der Druck des Kraftstoffs, welcher im Zulauf 41 zuströmt. In der gezeigten Position wird ein als Kugel ausgebildeter Ventilkörper 59, der in einem Einsatz 61 der Membran 51 gehalten wird, gegen einen Ventilsitz 63 gedrückt, welcher den Ablauf 47 verschließt. Sobald die Regelfeder 45 und der auf die zweite Seite 57 der Membran 51 wirkende Kraftstoffdruck dem Ventilkörper 59 vom Ventilsitz 63 abheben, wird der Ablauf 47 freigegeben und der Druck im Zulauf 41 verringert sich. Der Zulauf 41 ist, wie aus den Figuren 1 bis 3 hervorgeht, mit dem ersten Abschnitt 27a der Rücklaufleitung verbunden.

Ansprüche

1. Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen, mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe (1), mit einem Common-Rail (3), mit mindestens einem Injektor, wobei die Kraftstoffhochdruckpumpe (1) den oder die Injektoren über den Common-Rail (3) mit Kraftstoff versorgt, mit einer Vorförderpumpe (19), die Kraftstoff aus einem Tank (9) zur Kraftstoffhochdruckpumpe (1) fördert, mit einer Druckregelung des Förderdrucks der Vorförderpumpe (19), mit einer Rücklaufleitung (27) zur Abfuhr von Kraftstoff aus dem oder den Injektoren und/oder der Kraftstoffhochdruckpumpe (1) und mit einer Druckregelung in der Rücklaufleitung (27), dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Rücklaufleitung (27) in Abhängigkeit des Förderdrucks der Vorförderpumpe (19) geregelt wird.

2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderdruck der Vorförderpumpe (19) auf einen Absolutwert geregelt wird.

3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorförderpumpe (19) im Tank (9) angeordnet ist, dass im Tank (9) mindestens eine Tankstrahlpumpe (13) zur Befüllung eines Schwelltopfs (11) vorgesehen ist, und dass mindestens eine Tankstrahlpumpe (13) von dem in der Rücklaufleitung (27) fließenden Kraftstoff angetrieben wird.

4. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelventil (31) der Rücklaufleitung (27) mindestens einen Zulauf (41), einen Ablauf (47) und einem Steuerdruckanschluß (39) aufweist, und dass der Steuerdruckanschluß (39) mit der Druckseite der Vorförderpumpe (1) hydraulisch in Verbindung steht.

5. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelventil (31) als Schieberventil ausgeführt ist, dass eine erste Stirnseite (35) des Schiebers (33) mit dem Förderdruck der Vorförderpumpe (19) beaufschlagt wird, dass auf eine zweite Stirnseite (43) des Schiebers (33) der Druck der Rücklaufleitung (27a) und die Kraft einer Regelfeder (45) wirken, und dass in Abhängigkeit der Stellung des Schiebers (33) der Ablauf (47) des Druckregelventils (31) freigegeben wird.

6. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelventil (31) als Sitzventil mit einer Membran (51) und einem Ventilkörper (59) ausgeführt ist, dass eine erste Seite (55) der Membran (51) mit dem Förderdruck der Vorförderpumpe (19) beaufschlagt wird, dass auf eine zweite Seite (57) der Membran (51) der Druck der Rücklaufleitung (27a) und die Kraft einer Regelfeder (45) wirken, und dass in Abhängigkeit der Stellung der Membran (51) der Ventilkörper (59) von einem Ventilsitz (63) abgehoben wird und der Ablauf (47) des Druckregelventils (31) freigegeben wird.

7. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (59) eine Kugel oder ein Ventilkegel ist.

Claims

1. Fuel injection system for internal combustion engines, with a high-pressure fuel pump (1), with a common rail (3), with at least one injector, the high-pressure fuel pump (1) supplying the injector or injectors with fuel via the common rail (3), with a prefeed pump (19) which conveys fuel out of a tank (9) to the high-pressure fuel pump (1), with a pressure regulation of the conveying pressure of the prefeed pump (19), with a return line (27) for the discharge of fuel out of the injector or injectors and/or the high-pressure fuel pump (1), and with pressure regulation in the return line (27), characterized in that the pressure in the return line (27) is regulated as a function of the conveying pressure of the prefeed pump (19).

2. Fuel injection system according to Claim 1, characterized in that the conveying pressure of the prefeed pump (19) is regulated to an absolute value.

3. Fuel injection system according to Claim 1 or 2, characterized in that the prefeed pump (19) is arranged in the tank (9), in that at least one tank jet pump (13) for filling a baffle (11) is provided in the tank (9), and in that at least one tank jet pump (13) is driven by the fuel flowing in the return line (27).

4. Fuel injection system according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure-regulating valve (31) of the return line (27) has at least one inflow (41), one outflow (47) and one control-pressure connection (39), and in that the control-pressure connection (39) is connected hydraulically to the delivery side of the prefeed pump (1).

5. Fuel injection system according to Claim 4, characterized in that the pressure-regulating valve (31) is designed as a slide valve, in that a first end face (35) of the slide (33) is acted upon by the conveying pressure of the prefeed pump (19), in that the pressure of the return line (27a) and the force of a regulating spring (45) act upon a second end face (43) of the slide (33), and in that the outflow (47) of the pressure-regulating valve (31) is released as a function of the position of the slide (33).

6. Fuel injection system according to Claim 4, characterized in that the pressure-regulating valve (31) is designed as a seat valve with a diaphragm (51) and with a valve body (59), in that a first side (55) of the diaphragm (51) is acted upon by the conveying pressure of the prefeed pump (19), in that the pressure of the return line (27a) and the force of a regulating spring (45) act upon a second side (57) of the diaphragm (51), and in that, as a function of the position of the diaphragm (51), the valve body (59) is lifted off from a valve seat (63) and the outflow (47) of the pressure-regulating valve (31) is released.

7. Fuel injection system according to Claim 6, characterized in that the valve body (59) is a ball or a valve cone.

Revendications

1. Installation d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne, comprenant

- une pompe haute pression à carburant (1),

- une rampe commune (3),

- au moins un injecteur, la pompe haute pression à carburant (1) alimentant en carburant le ou les injecteur(s) via la rampe commune (3),

- une pompe de préalimentation (19) qui achemine du carburant hors d'un réservoir (9) jusqu'à la pompe haute pression à carburant (1),

- une régulation de pression de la pression d'alimentation de la pompe de préalimentation (19),

- une conduite de retour (27) pour l'évacuation du carburant hors du ou des injecteur(s) et/ou de la pompe haute pression à carburant (1), et

- une régulation de pression dans la conduite de retour (27),

caractérisée en ce que
la pression dans la conduite de retour (27) est réglée en fonction de la pression d'alimentation de la pompe de préalimentation (19).

2. Installation d'injection de carburant selon la revendication 1,
caractérisée en ce que
la pression d'alimentation de la pompe de préalimentation (19) est réglée à une valeur absolue.

3. Installation d'injection de carburant selon la revendication 1 ou 2,
caractérisée en ce que
la pompe de préalimentation (19) est disposée dans le réservoir (9),
au moins une pompe auto-aspirante de réservoir (13) est prévue dans le réservoir (9) pour le remplissage d'une boîte (11), et
au moins une pompe d'injection de réservoir (13) est entraînée par le carburant s'écoulant dans la conduite de retour (27).

4. Installation d'injection de carburant selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
la soupape de régulation de pression (31) de la conduite de retour (27) présente au moins une arrivée (41), une évacuation (47) et un raccord de pression de commande (39), et
le raccord de pression de commande (39) est en liaison hydraulique avec le côté pression de la pompe de préalimentation (1).

5. Installation d'injection de carburant selon la revendication 4,
caractérisée en ce que
la soupape de régulation de pression (31) est configurée sous forme de distributeur à tiroir,
une première face frontale (35) du tiroir (33) est soumise à la pression d'alimentation de la pompe de préalimentation (19),
sur une deuxième face frontale (43) du tiroir (33) agissent la pression de la conduite de retour (27a) et la force d'un ressort de réglage (45), et
en fonction de la position du tiroir (33), l'évacuation (47) de la soupape de régulation de pression (31) est débloquée.

6. Installation d'injection de carburant selon la revendication 4,
caractérisée en ce que
la soupape de régulation de pression (31) est une soupape à siège dotée d'une membrane (51) et d'un corps de soupape (59),
un premier côté (55) de la membrane (51) est soumis à la pression d'alimentation de la pompe de préalimentation (19),
sur un deuxième côté (57) de la membrane (51) agissent la pression de la conduite de retour (27a) et la force d'un ressort de réglage (45), et
en fonction de la position de la membrane (51), le corps de soupape (59) est soulevé d'un siège de soupape (63) et l'évacuation (47) de la soupape de régulation de pression (31) est débloquée.

7. Installation d'injection de carburant selon la revendication 6,
caractérisée en ce que
le corps de soupape (59) est une bille ou un cône de soupape.

Zeichnung