VORRICHTUNG ZUR VERSORGUNG EINER VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINE MIT TREIBSTOFF

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Anspruchs 1.

Stand der Technik

[0002] WO 2005/010351 A1 offenbart ein mit der Hochdruckpumpe und dem Niederdrucknücklauf des Rails verbundenes Ventil, welches dem schnellen Aufbau eines Gegendrucks im Niederdruckrücklauf des Rails dient. DE 102007000077 offenbart enein einstückigen Ventilschieber, der Pumpeneinlassmenge und Hochdruckmenge gemeinsam regelt.

[0003] Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 102 47 564 A1 bekannt. Der Kraftstoff wird dabei dem Saugventil einer Hochdruckpumpe mit Hilfe einer Kraftstoffpumpe über eine Zumesseinheit in Abhängigkeit vom Bedarf dosiert zugeführt, wobei der Kraftstoff in der Hochdruckpumpe auf einen Druck von bis zu 1600 bar verdichtet und über ein Hochdruckventil in einen Hochdruckspeicher, das sogenannte Rail, eingespeist wird, an das die Einspritzdüsen einer Verbrennungskraftmaschine angeschlossen sind. Sie bewirken die eigentliche Einspritzung des zum Betrieb benötigten Kraftstoffs in die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine.

[0004] In Abhängigkeit von der Drehzahl benötigt eine Verbrennungskraftmaschine unterschiedlich große Kraftstoffmengen. Um bei allen Betriebszuständen hinreichende Kraftstoffmengen im Rail zur Verfügung zu haben, ist die Hochdruckpumpe auf den größtmöglichen Bedarf der zugehörigen Verbrennungskraftmaschine ausgelegt. Dies bedingt allerdings den Nachteil, dass im Teillastbereich unnötig große Kraftstoffmengen in das Rail gefördert und über ein Überdruckventil in das Kraftstoffreservoir zurück geleitet werden, was energetisch wenig befriedigend ist. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird die der Hochdruckpumpe zugeführte Kraftstoffmenge mit Hilfe der Zumesseinheit in Abhängigkeit vom jeweiligen Bedarf dosiert. Das Überdruckventil und die Zumessventil sind unabhängige, separate Funktionseinheiten. Dies erhöht das Risiko, dass im Rail ein Überdruck auftritt, und dass druckbedingte, mechanische Schäden an dem Rail, den Verbindungsleitungen und/oder der Zumesseinheit auftreten können.

Offenbarung der Erfindung

Vorteile der Erfindung

[0005] Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat den Vorteil, dass ein Druckregelventil und eine Zumesseinheit nicht mehr als selbständige und voneinander unabhängige Funktionseinheiten erforderlich sind, sondern einander in ihrer Wirkung unterstützen. Die gesamte Funktionseinheit ist daher äußerst robust und funktionssicher. Durch einen Überdruck bedingte Schäden im Bereich des Ralls, der Leitungen und der Zumesseinheit können dadurch zuverlässig vermieden werden.

[0006] In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben.

[0007] Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 hat den Vorteil, dass sich die beiden Ventile nicht in ihrer Wirkung zu beeinträchtigen vermögen und dass zumindest bei einem der Ventile im geschlossenen Zustand absolute Dichtheit gewährleistet ist.

[0008] Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 und 4 haben den Vorteil einer besonders guten Dauerhaltbarkeit und Verschleißarmut.

[0009] Die Ausgestaltung nach Anspruch 5 hat den Vorteil, dass der Kolben in dem Zylinder verdreht werden kann, ohne dass ich eine Veränderung der Funktionssicherheit ergibt. Dies vereinfacht die Montage wesentlich.

[0010] Die Ausgestaltung nach Anspruch 6 beschreibt eine Ausbildung, bei der ein Kolben von T-förmigem Profil in einem Zylinder von daran angepasstem, T-förmigem Profil aufgenommen ist, wobei sich die Ausnehmung als Ringzylinder öffnet, wenn der Kolben in dem Zylinder in Längsrichtung verschoben wird. Im selben Sinne verkleinert sich die Ausnehmung, wenn die Größe der Relativverschiebung vermindert wird. Die Bauform ist besonders einfach herzustellen und zu montieren.

[0011] Wenn der Zylinder und der Kolben auf der ganzen Länge von übereinstimmendem Querschnitt sind, kann eine ähnliche Wirkung erzielt werden, wenn die Ausnehmung gemäß Anspruch 7 durch eine Ringnut und der Kolben gegebenenfalls von einer Ergänzungsbohrung quer durchdrungen ist. Am einfachsten lässt sich die starre Verbindung zwischen den Schließgliedern des Zumessventils und des Druckregelventils erzeugen, wenn die Schließglieder im Sinn des Anspruchs 8 durch eine Schubstange verbunden sind.

[0012] Die Ausgestaltung nach Anspruch 9 lässt sich willkürlich sehr genau ansteuern und damit die Kraftstoffversorgung einer Verbrennungskraftmaschine sehr genau und optimal steuern.

[0013] Die Ausgestaltung nach Anspruch 10 bietet dabei den Vorteil, dass der Ringmagnet nur in einer Richtung wirksam sein muss. Die genaue Ansteuerung vereinfacht sich dadurch erheblich.

Zeichnung

[0014] Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 bei dem der Kolben des Zumessventils von einer Ringnut umschlossen ist, die mit den Mündungen der Ansaugleitung in Deckung bringbar ist.

Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 1, bei der der Kolben und der ihn aufnehmende Zylinder einen abgestuft verminderten Querschnitt haben, wobei sich ein den Kolben umschließender hohlzylindrischer Raum ergibt, die mit den Mündungen der Ansaugleitung in Deckung bringbar ist, wenn der Kolben gegenüber dem Zylinder in Längsrichtung verschoben wird.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0015] In den Figuren bezeichnen übereinstimmende Bezugszeichen funktionell übereinstimmende Gegenstände.

[0016] Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung dient zur Versorgung einer Verbrennungskraftmaschine mit Treibstoff. Sie umfasst ein Kraftstoffreservoir 1 und eine Hochdruckpumpe 2, die durch eine Ansaugleitung 3 verbunden sind, ein Zumessventil 4, das eine Veränderung des Durchtrittsquerschnittes der Ansaugleitung 3 bewirkt, ein Rail 5 zur Aufnahme von hochdruckbeaufschlagtem Kraftstoff und ein Druckregelventil 6 zur Regulierung des Druckes in dem Rail 5.

[0017] Das Zumessventil 4 und das Druckregelventil 6 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 7 vereint und haben entgegengesetzte Öffnungsrichtungen, wobei das Zumessventil 4 und das Druckregelventil 6 Schließglieder 4.1, 6.1 haben, die starr miteinander verbunden und auf einer übereinstimmenden Bewegungsachse 14 nur gleichgerichtet und gemeinsam verschiebbar sind. Nur eines der Schließglieder 6.1, nämlich dasjenige des Druckregelventils 6, ist an unmittelbar einen Ventilsitz 6.2 anlegbar, während das andere als anschlagloser Schieber 4.2 gestaltet ist. Beide Ventile zeichnen sich dadurch jeweils durch eine besonders gute Funktionssicherheit aus.

[0018] Das an den Ventilsitz 6.2 anpressbare Schließglied 6.1 des Druckregelventils 6 ist eine Kugel. Es lässt sich demgemäss sehr einfach herstellen und zeichnet sich durch eine besonders hohe Verschleißarmut und Funktionssicherheit aus. Die Durchlässigkeit des Druckregelventils 6 wird durch den jeweiligen Abstand der Kugel von dem zugehörigen Ventilsitz 6.2 bestimmt.

[0019] Der Schieber 4.2 des Zumessventils 4 ist durch einen in einem Kanal des Gehäuses 7 aufgenommenen, in Längsrichtung verschiebbaren Kolben gebildet, wobei das Gehäuse 7 innerhalb der Längserstreckung des Kolbens von einer Querbohrung 7.1 quer durchdrungen ist und wobei der Kolben mit einer Steuerkante 4.3 dichtend vor die kanalseitigen Eintrittsöffnungen der Querbohrung 7.1 schiebbar ist. In Abhängigkeit von der jeweiligen Lage der Steuerkante 4.3 des Kolbens vor den kanalseitigen Eintrittsöffnungen wird deren Durchtrittsquerschnitt und damit zugleich der Durchtrittsquerschnitt der Ansaugleitung 3 verändert.

[0020] Der Kolben ist zum Öffnen der Querbohrung 7.1 mit zumindest einer Ausnehmung versehen, die in Deckung mit den kanalseitigen Eintrittsöffnungen der Querbohrung 7.1 bringbar ist. Die Steuerkante 4.3 ist dabei durch die Kante gebildet, in der sich die Querbohrung und die Mantelfläche des Kolbens gegenseitig begrenzen.

[0021] Fig. 2 zeigt eine erste Bauform, bei der der Kolben zur Bildung der Ausnehmung von einer radial nach außen offenen Ringnut 4.4 umschlossen und/oder von einer mit der Querbohrung 7.1 in Deckung bringbaren Ergänzungsbohrung quer durchdrungen ist. Die Steuerkante 4.3 ist dabei durch eine die Mantelfläche des Kolbens begrenzende Kreisringsfläche gebildet.

[0022] Fig. 3 zeigt eine zweite Bauform, bei der die Steuerkante 4.3 eine erste Kreisringsfläche des Kolbens radial außenseitig begrenzt, die zwischen einem ersten Axialbereich des Kolbens eines größeren Querschnittes und einem zweiten Axialbereich des Kolbens von abgestuft verringertem Querschnitt angeordnet ist, wobei der Kanal zwei Achsialbereiche aufweist, die hinsichtlich der Abstufung der Querschnitte an die Gestalt des Kolbens angepasst und durch eine zweite Kreisringsfläche 7.2 getrennt sind und wobei die Ausnehmung durch den Ringraum 4.5 zwischen dem Kolben und dem Kanal gebildet ist, der sich ergibt, wenn die Kreisringflächen des Kolbens und des Kanals in Längsrichtung einen Abstand L von einander haben.

[0023] Die Schließglieder 4.1, 6.1 sind bei der Bauform nach Fig. 1 durch eine Schubstange 10 mechanisch starr verbunden. Dies erübrigt eine besondere Justierung. Die Schubstange 10 umschließt eine Magnetspule 11 und trägt einen Anker 12 aus Eisen, der in dem Magnetfeld der Magnetspule 11 angeordnet ist. Die Magnetspule 11 ist durch ein Stromkabel 15 mit elektrischer Spannung beaufschlag- und betätigbar.

[0024] Die Schubstange 10 und der Anker 12 sind von Bohrungen 15 durchdrungen, um die Trägheitsmarse zu vermindern und die Beweglichkeit zu verbessern, wenn die Hohlräume der Funktionseinheit insgesamt mit Kraftstoff gefüllt sind. Dies kann zweckmäßig sein, um Abdichtungsprobleme gegenüber relativ bewegten Teilen zu vermeiden. Eine Strombeaufschlagung des Elektromagneten, die computergesteuert erfolgen kann, hat eine Veränderung des Abstandes zwischen dem Anker 12 und der Magnetspule 11 zur Folge, die dazu genutzt wird, die Durchlässigkeiten des Druckregelventils 6 und des Zumessventils 4 nach Bedarf gezielt zu verändern. Die Magnetspule 11 ist bei der Bauform nach Fig. 1 gegen die Kraft einer an dem Schieber 4.2 und/oder der Schubstange 10 angreifenden Druckfeder 13 wirksam. Bei unbeschalteter Magnetspule 11 bewirkt die Druckfeder eine Anpressung des Schließglieds des Druckregelventils 6 an seinen Ventilsitz und eine Öffnung des insgesamt verfügbaren Durchtrittsquerschnittes des Zumessventils 4 der Ansaugleitung 3. Die Hochdruckpumpe 2 wird dadurch im größtmöglichen Maße mit Kraftstoff versorgt und das Rail 5 sehr schnell mit Kraftstoff gefüllt, der in dem Rail den notwendigen Druck zur Versorgung der angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine aufweist. Ist dieser Druck erreicht, dann wird über den Elektromagneten eine Abregelung eingeleitet, die darin besteht, zugleich das Druckregelventil im erforderlichen Maße zu öffnen und das Zumessventil zu schließen. Der Hochdruckpumpe wird eine entsprechend reduzierte Menge des Kraftstoffs zugeführt, in das Rail eingespeist und daraus in entsprechend vermindertem Umfang abgeleitet. Der Querschnitt der Entlastungsleitung ist so groß bemessen, dass das maximale Fördervolumen der Hochdruckpumpe 3 bei Bedarf insgesamt darüber in das Kraftstoffreservoir 2 zurückgeleitet werden kann. Überdruckbedingte Schäden sind daher nicht mehr zu befürchten. In dem Rail herrscht dadurch bei minimaler Antriebsleistung der Hochdruckpumpe 2 bei allen Drehzahlen der angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine immer der betriebsnotwendige, konstante Druck.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Versorgung einer Verbrennungskraftmaschine mit Treibstoff, umfassend ein Kraftstoffreservoir (1) und eine Hochdruckpumpe (2), die durch eine Ansaugleitung (3) verbunden sind, ein Zumessventil (4), das eine Veränderung des Durchtrittsquerschnittes der Ansaugleitung (3) bewirkt, einem Rail (5) zur Aufnahme von hochdruckbeaufschlagtem Kraftstoff und ein Druckregelventil (6) zur Regulierung des Druckes in dem Rail (5), dadurch gekennzeichnet, dass das Zumessventil (4) und das Druckregelventil (6) in einem gemeinsamen Gehäuse (7) vereint sind und entgegengesetzte Öffnungsrichtungen haben und dass das Zumessventil (4) und das Druckregelventil (6) Schließglieder (4.1, 6.1) haben, die starr miteinander verbunden und auf einer übereinstimmenden Bewegungsachse (14) verschiebbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur eines der Schließglieder (6.1) an einen Ventilsitz (6.2) anlegbar und das andere als anschlagloser Schieber (4.2) gestaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das an den Ventilsitz (6.2) anpressbare Schließglied (6.1) eine Kugel ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (4.2) durch einen in einem Kanal des Gehäuses (7) aufgenommenen, in Längsrichtung verschiebbaren Kolben gebildet ist, dass das Gehäuse (7) innerhalb der Längserstreckung des Kolbens von einer Querbohrung (7.1) quer durchdrungen ist und dass der Kolben mit einer Steuerkante (4.3) dichtend vor die kanalseitigen Austrittsöffnungen der Querbohrung (7.1) schiebbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkante (4.3) eine radial nach außen offene Ringnut (4.4) des Kolbens begrenzt und den Kolben nach Art einer Kreisringfläche ganz umschließt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkante (4.3) eine erste Kreisringsfläche des Kolbens radial außenseitig begrenzt, die zwischen einem ersten Axialbereich des Kolbens eines größeren Querschnittes und einem zweiten Axialbereich von abgestuft verringertem Querschnitt angeordnet ist, dass der Kanal zwei Achsialbereiche aufweist, die hinsichtlich der Abstufung der Querschnitte an die Gestalt des Kolbens angepasst und durch eine zweite Kreisringsfläche (7.2) getrennt sind, dass die Ausnehmung durch den Ringraum (4.5) zwischen dem Kolben und dem Kanal gebildet ist, der sich ergibt, wenn die Kreisringflächen (4.3, 7.2) des Kolbens und des Kanals in Längsrichtung einen Abstand L von einander haben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben zur Bildung der Ausnehmung von einer Ringnut (4.4) umschlossen und/oder von einer mit der Querbohrung (7.1) in Deckung bringbaren Ergänzungsbohrung quer durchdrungen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließglieder (4.1, 6.1) durch eine Schubstange (10) starr verbunden sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (10) eine Magnetspule (11) umschließt und einen Anker (12) trägt, der in dem Magnetfeld der Magnetspule (11) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (11) gegen die Kraft einer an dem Schieber (4.2) und/oder der Schubstange (10) angreifenden Druckfeder (13) wirksam ist.

Claims

1. Device for supplying an internal combustion engine with fuel, comprising a fuel reservoir (1) and a high-pressure pump (2) which are connected by a suction line (3), comprising a metering valve (4) which effects a change in the passage cross section of the suction line (3), comprising a rail (5) for accommodating highly pressurised fuel, and comprising a pressure-regulating valve (6) for regulating the pressure in the rail (5), characterized in that the metering valve (4) and the pressure-regulating valve (6) are combined in a common housing (7) and have opposite opening directions, and in that the metering valve (4) and the pressure-regulating valve (6) have closing elements (4.1, 6.1) which are rigidly connected to one another and which are movable on a corresponding movement axis (14).

2. Device according to Claim 1, characterized in that only one of the closing elements (6.1) can be placed in abutment with a valve seat (6.2) and the other is designed as an abutment-free slide (4.2).

3. Device according to Claim 2, characterized in that the closing element (6.1) which can be pressed against the valve seat (6.2) is a ball.

4. Device according to Claim 2, characterized in that the slide (4.2) is formed by a piston which is received in a duct of the housing (7) and which is movable in a longitudinal direction, in that the housing (7) is extended through transversely, within the longitudinal extent of the piston, by a transverse bore (7.1), and in that the piston can be slid with a control edge (4.3) sealingly in front of the duct-side outlet openings of the transverse bore (7.1).

5. Device according to Claim 4, characterized in that the control edge (4.3) delimits a radially outwardly open annular groove (4.4) of the piston and completely surrounds the piston in the manner of a circular-ring-shaped surface.

6. Device according to Claim 4, characterized in that the control edge (4.3) delimits a first circular-ring-shaped surface of the piston radially to the outside, which first circular-ring-shaped surface is arranged between a first axial region of the piston with a relatively large cross section and a second axial region with a cross section which is reduced via a step, in that the duct has two axial regions which are matched, with regard to the stepped formation of the cross sections, to the form of the piston and which are separated by a second circular-ring-shaped surface (7.2), in that the recess is formed by the annular space (4.5) that arises between the piston and the duct when the circular-ring-shaped surfaces (4.3, 7.2) of the piston and of the duct have a spacing L from one another in a longitudinal direction.

7. Device according to Claim 5, characterized in that, to form the recess, the piston is surrounded by an annular groove (4.4) and/or is extended through transversely by a supplementary bore which can be placed in overlap with the transverse bore (7.1).

8. Device according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the closing elements (4.1, 6.1) are rigidly connected by a thrust rod (10).

9. Device according to Claim 8, characterized in that the thrust rod (10) surrounds a magnet coil (11) and bears an armature (12) which is arranged in the magnetic field of the magnet coil (11).

10. Device according to Claim 9, characterized in that the magnet coil (11) acts counter to the force of a compression spring (13) which acts on the slide (4.2) and/or on the thrust rod (10).

Revendications

1. Dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne, comportant un réservoir de carburant (1) et une pompe haute pression (2) qui sont raccordés par une conduite d'admission (3), une soupape de dosage (4) qui provoque une modification de la section transversale de passage de la conduite d'admission (3), une rampe d'injection (5) destinée à recevoir du carburant à haute pression et une soupape de régulation de pression (6) destinée à réguler la pression dans la rampe d'injection (5), caractérisé en ce que la soupape de dosage (4) et la soupape de régulation de pression (6) sont réunies dans un boîtier commun (7) et ont des sens d'ouverture opposés, et en ce que la soupape de dosage (4) et la soupape de régulation de pression (6) ont des organes de fermeture (4.1, 6.1) qui sont reliés l'un à l'autre de manière rigide et sont coulissants sur un axe de déplacement (14) correspondant.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que seulement l'un des organes de fermeture (6.1) peut être appliqué contre un siège de soupape (6.2) et l'autre est conçu en tant que tiroir (4.2) sans butée.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de fermeture (6.1) pouvant être pressé contre le siège de soupape (6.2) est une bille.

4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tiroir (4.2) est formé par un piston reçu dans un canal du boîtier (7) et pouvant coulisser dans la direction longitudinale, en ce que le boîtier (7) est traversé transversalement par un alésage transversal (7.1) à l'intérieur de l'étendue longitudinale du piston et en ce que le piston peut être poussé, par une arête de commande (4.3), de manière étanche devant les ouvertures de sortie côté canal de l'alésage transversal (7.1).

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'arête de commande (4.3) délimite une rainure annulaire (4.4), ouverte radialement vers l'extérieur, du piston et entoure complètement le piston à la manière d'une surface annulaire circulaire.

6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'arête de commande (4.3) délimite radialement du côté extérieur une première surface annulaire circulaire du piston, laquelle surface annulaire circulaire est disposée entre une première région axiale du piston de relativement grande section transversale et une deuxième région axiale de section transversale réduite graduellement, en ce que le canal comprend deux régions axiales qui sont adaptées à la forme du piston en ce qui concerne la gradation des sections transversales et qui sont séparées par une deuxième surface annulaire circulaire (7.2), en ce que l'évidement est formé par l'espace annulaire (4.5) entre le piston et le canal, lequel espace annulaire est produit lorsque les surfaces annulaires circulaires (4.3, 7.2) du piston et du canal présentent un espacement L l'une par rapport à l'autre dans la direction longitudinale.

7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le piston est entouré par une rainure annulaire (4.4) pour la formation de l'évidement et/ou est traversé transversalement par un alésage complémentaire pouvant être amené en coïncidence avec l'alésage transversal (7.1).

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les organes de fermeture (4.1, 6.1) sont reliés de manière rigide par une tige de poussée (10).

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la tige de poussée (10) entoure une bobine magnétique (11) et porte une armature (12) qui est disposée dans le champ magnétique de la bobine magnétique (11).

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la bobine magnétique (11) opère à l'encontre de la force d'un ressort de compression (13) venant en prise avec le tiroir (4.2) et/ou la tige de poussée (10).

Zeichnung