Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Abstract

 Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Hochdruckpumpe (14) auf, durch die Kraftstoff unter Hochdruck in einen Speicher (38) gefördert wird, und eine Förderpumpe (10), durch die Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter (12) zur Saugseite der Hochdruckpumpe (14) gefördert wird. Mit dem Speicher (38) sind an Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnete Injektoren (40) verbunden, durch die Kraftstoff an der Brennkraftmaschine eingespritzt wird und von denen ein Rücklauf (80) für nicht eingespritzten Kraftstoff zumindest mittelbar in den Kraftstoffvorratsbehälter (12) führt. Von der Hochdruckpumpe (14) führt ein Rücklauf (82) für Kraftstoff zumindest mittelbar in den Kraftstoffvorratsbehälter (12) zurück. Es ist ein elektrisch betätigtes Druckregelventil (76) vorgesehen, durch das über einen Ablauf (78) Kraftstoff aus dem Speicher (38) zumindest mittelbar in den Kraftstoffvorratsbehälter (12) abgesteuert werden kann. Der Rücklauf (80) der Injektoren (40) und der Rücklauf (82) der Hochdruckpumpe (14) münden in eine gemeinsame Rücklaufleitung (84), in der eine Drosselstelle (86) angeordnet ist und die Rücklaufleitung (84) mündet stromabwärts des Ablaufs (78) des Druckregelventils (76) in eine zum Kraftstoffvorratsbehälter (12) führende Ablaufleitung (79).

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.

[0002] Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist aus der Literatur, beispielsweise Dieselmotor-Management, Verlag Vieweg, 2.Auflage 1998, Seite 262, bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Hochdruckpumpe auf, durch die Kraftstoff in einen Speicher gefördert wird. Durch eine Förderpumpe wird Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter zur Saugseite der Hochdruckpumpe gefördert. Mit dem Speicher sind an Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnete Injektoren verbunden, durch die Kraftstoff an der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Von den Injektoren führt ein Rücklauf für nicht eingespritzten Kraftstoff in den Kraftstoffvorratsbehälter ab. Von der Hochdruckpumpe führt ebenfalls ein Rücklauf für Kraftstoff, beispielsweise für durch Leckage oder bei der Schmierung des Antriebs der Hochdruckpumpe abzuführenden Kraftstoff zum Kraftstoffvorratsbehälter ab. Weiterhin ist ein Druckregelventil vorgesehen, das elektrisch betätigt ist, und durch das Kraftstoff aus dem Speicher über einen Ablauf in den Kraftstoffvorratsbehälter abgesteuert werden kann. Die Rückläufe von den Injektoren und von der Hochdruckpumpe sowie der Ablauf von der Hochdruckpumpe sind dabei zu einer Rücklaufleitung zum Kraftstoffvorratsbehälter zusammengefaßt. Mittels des Druckregelventils kann beispielsweise im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine, wenn keine Kraftstoffeinspritzung erfolgt, der Druck im Speicher reduziert werden. Mittels des Druckregelventils kann der Druck im Speicher auch im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine geregelt werden, wobei insbesondere im Leerlauf der Brennkraftmaschine eine große Kraftstoffmenge aus dem Speicher abgesteuert werden muß. Die von den Injektoren zurückgeführte Kraftstoffmenge schwankt ebenfalls stark und hängt vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine ab. Im Leerlauf der Brennkraftmaschine wird eine große Kraftstoffmenge zurückgeleitet, da die eingespritzte Kraftstoffmenge gering ist, und bei hoher Last wird eine geringe Kraftstoffmenge zurückgeleitet, da die eingespritzte Kraftstoffmenge groß ist. Außerdem steigt der Druck in der Rücklaufleitung im Schubbetrieb oder im Leerlauf der Brennkraftmaschine durch die Absteuerung von Kraftstoff mittels des Druckregelventils an, was wiederum zur Folge haben kann, daß wenn die Brennkraftmaschine nicht mehr im Schubbetrieb oder Leerlauf arbeitet, durch die Injektoren eine zu große Kraftstoffmenge eingespritzt wird. Insgesamt ist es daher bei der bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung schwierig eine optimale Auslegung des Rücklaufs zur Erzielung eines definierten Druckniveaus zu ermitteln, um den Einfluß von Druckschwankungen zu begrenzen und eine optimale Funktion sicherzustellen.

Vorteile der Erfindung

[0003] Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Zusammenführung der Rückläufe der Injektoren und der Hochdruckpumpe zu einer gemeinsamen Rücklaufleitung mit einer Drosselstelle und der Mündung dieser Rücklaufleitung nach dem Druckregelventil der Einfluß von Druckschwankungen infolge der Schwankungen der Rücklaufmenge von den Injektoren verringert werden kann. Außerdem kann die Drosselstelle für die Injektoren und die Hochdruckpumpe optimal ausgelegt werden und die durch das Druckregelventil abgesteuerte Kraftstoffmenge braucht hierbei nicht berücksichtigt zu werden.

[0004] In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 4 kann eine Kühlung des Druckregelventils erreicht werden, da dieses ständig von der Rücklaufmenge der Injektoren und der Hochdruckpumpe durchströmt ist.

Zeichnung

[0005] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs in schematischer Darstellung, Figur 2 einen Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einer modifizierten Ausführung und Figur 3 einen Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einer weiteren modifizierten Ausführung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0006] In Figur 1 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine und weist einen oder mehrere Zylinder auf. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Förderpumpe 10 auf, durch die Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 12 zur Saugseite einer Hochdruckpumpe 14 gefördert wird. Die Hochdruckpumpe 14 wird mechanisch durch die Brennkraftmaschine angetrieben. Die Förderpumpe 10 ist an der Hochdruckpumpe 14 angeordnet, beispielsweise an diese angeflanscht, und wird durch die Hochdruckpumpe 14 mechanisch angetrieben. Die Förderpumpe 10 kann beispielsweise als Zahnradpumpe ausgebildet sein. Zwischen dem Kraftstoffvorratsbehälter 12 und der Saugseite der Förderpumpe 10 können ein oder mehrere Filter angeordnet sein, beispielsweise ein Vorfilter 16 und ein Feinfilter 18, das auch einen Wasserabscheider aufweisen kann. Der Saugseite der Förderpumpe 10 kann eine Drosselstelle 20 vorgeschaltet sein, zur Begrenzung der durch die Förderpumpe 10 angesaugten Kraftstoffmenge.

[0007] Die Hochdruckpumpe 14 weist beispielsweise mehrere Pumpenelemente 22 auf, die jeweils einen in einer Zylinderbohrung 24 geführten Pumpenkolben 26 aufweisen, der durch einen Antrieb 28 in einer Hubbewegung angetrieben wird. Durch den Pumpenkolben 26 wird in der Zylinderbohrung 24 ein Pumpenarbeitsraum 30 begrenzt, in den beim Saughub des Pumpenkolbens 26 durch ein Saugventil 32 Kraftstoff angesaugt wird und aus dem beim Förderhub des Pumpenkolbens 26 durch ein Auslaßventil 34 Kraftstoff verdrängt wird. Die Druckseite der Hochdruckpumpe 14 ist über eine Leitung 36, zu der von den Pumpenarbeitsräumen 30 der Pumpenelemente 22 abführende Druckleitungen zusammengefaßt sind, mit einem Speicher 38 verbunden. Durch die Hochdruckpumpe 14 wird Kraftstoff unter Hochdruck in den Speicher 38 gefördert. Für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine ist ein Injektor 40 vorgesehen, durch den Kraftstoff in den Brennraum des Zylinders eingespritzt wird. Jeder Injektor 40 ist über eine Leitung 42 mit dem Speicher 38 verbunden und weist ein Kraftstoffeinspritzventil 44 und ein Steuerventil 46 auf. Das Steuerventil 46 wird durch eine elektronische Steuereinrichtung 48 angesteuert und bestimmt die Öffnung des Kraftstoffeinspritzventils 44 zur Kraftstoffeinspritzung.

[0008] In der Verbindung 49 zwischen der Druckseite der Förderpumpe 10 und der Saugseite der Hochdruckpumpe 14 ist eine Kraftstoffzumeßeinrichtung 50 angeordnet, die ein elektrisch betätigtes Regelventil 52 aufweist, durch das der Durchflußquerschnitt von der Förderpumpe 10 zur Hochdruckpumpe 14 kontinuierlich veränderbar ist zwischen einem maximalen Durchflußquerschnitt und einem minimalen Durchflußquerschnitt, der zumindest annähernd Null ist. Das Regelventil 52 weist einen Aktor 54, beispielsweise in Form eines Elektromagneten auf, der durch die Steuereinrichtung 48 abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine angesteuert wird, derart, daß der Saugseite der Hochdruckpumpe 14 eine vorgegebene Kraftstoffmenge zugeführt wird und somit durch die Hochdruckpumpe 14 eine vorgegebene Kraftstoffmenge in den Speicher 38 gefördert wird.

[0009] Von der Verbindung 49 zwischen der Druckseite der Förderpumpe 10 und der Saugseite der Hochdruckpumpe 14 führt stromaufwärts vor der Kraftstoffzumeßeinrichtung 50 eine Bypassverbindung 56 ab. In der Bypassverbindung 56 ist ein Druckventil 58 angeordnet, durch das eine Verbindung 60 zum Antrieb 28 der Hochdruckpumpe 14 gesteuert wird. Über die Verbindung 60 wird dem Antrieb 28 Kraftstoff zu dessen Schmierung zugeführt. Durch das Druckventil 58 wird die Verbindung 60 zum Antrieb 28 erst bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckes freigegeben, so daß bei geringem Druck, insbesondere beim Starten der Brennkraftmaschine, zunächst kein Kraftstoff für die Schmierung des Antriebs 28 abgezweigt wird, sondern die gesamte durch die Förderpumpe 10 geförderte Kraftstoffmenge der Hochdruckpumpe 14 zugeführt wird. Stromabwärts nach dem Druckventil 58 ist in der Vebrindung 60 eine Drosselstelle 62 angeordnet, um den Durchfluß von Kraftstoff zum Antrieb 28 zu begrenzen. Parallel zu der Verbindung 60 ist in der Bypassverbindung 56 eine weitere Verbindung 64 zum Antrieb 28 vorgesehen, in der eine weitere Drosselstelle 66 angeordnet ist. Die Verbindung 64 mit der Drosselstelle 66 ermöglicht eine Entlüftung, so daß der Saugseite der Hochdruckpumpe 14 nur Kraftstoff zugeführt wird und eventuell vorhandene Luft in den Antrieb 28 entweichen kann.

[0010] Stromabwärts nach der Kraftstoffzumeßeinrichtung 50 führt von der Verbindung 49 der Druckseite der Förderpumpe 10 mit der Saugseite der Hochdruckpumpe 14 eine weitere Verbindung 70 zu einem Entlastungsbereich ab, der die Saugseite der Förderpumpe 10 sein kann. In der Verbindung 70 ist eine Drosselstelle 72 angeordnet. Unter bestimmten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, insbesondere im Schubbetrieb, darf durch die Hochdruckpumpe 14 kein Kraftstoff in den Speicher 38 gefördert werden und somit darf der Saugseite der Hochdruckpumpe 14 kein Kraftstoff zugeführt werden. Unter Umständen kann nicht sichergestellt werden, daß durch die Kraftstoffzumeßeinrichtung 50 der Durchflußquerschnitt der Verbindung 49 vollständig verschlossen wird, so daß noch Kraftstoff zur Saugseite der Hochdruckpumpe 14 gelangt. Die Verbindung 70 dient dazu, in diesem Fall den Kraftstoff von der Saugseite der Hochdruckpumpe 14 abzuführen, so daß dieser nicht durch die Hochdruckpumpe 14 angesaugt wird. Durch die Drosselstelle 72 wird die abfließende Kraftstoffmenge begrenzt.

[0011] Der Druck im Speicher 38 wird mittels eines Drucksensors 74 erfaßt, der mit der Steuereinrichtung 48 verbunden ist. Der Druck im Speicher 38 ist durch ein Druckregelventil 76 veränderbar, durch das ein Ablauf 78 vom Speicher 38 zu einem Entlastungsbereich gesteuert wird, als der zumindest mittelbar der Kraftstoffvorratsbehälter 12 dienen kann. Der Ablauf 78 ist mit einer in den Kraftstoffvorratsbehälter 12 mündenden Ablaufleitung 79 verbunden. Das Druckregelventil 76 wird durch die Steuereinrichtung 48 angesteuert und kann beispielsweise als 2/2-Wegeventil ausgebildet sein, das zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung umschaltbar ist, oder als Proportionalventil, durch das ein Durchflußquerschnitt im Ablauf 78 verändert wird. Es kann vorgesehen sein, daß im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine, wenn keine Kraftstoffeinspritzung durch die Injektoren 40 erfolgt und durch die Hochdruckpumpe 14 kein Kraftstoff in den Speicher 38 gefördert wird, durch das Druckregelventil 76 Kraftstoff aus dem Speicher 38 abgesteuert wird, der durch den Ablauf in den Entlastungsbereich gelangt, so daß der Druck im Speicher 38 reduziert wird.

[0012] Von den Injektoren 40 führt ein Rücklauf 80 ab, durch den von den Injektoren 40 nicht eingespritzter Kraftstoff und durch die Steuerventile 44 abgesteuerter Kraftstoff in einen Entlastungsbereich abgeführt wird. Von der Hochdruckpumpe 14 führt ebenfalls ein Rücklauf 82 für Kraftstoff in einen Entlastungsbereich ab, durch den der zur Schmierung den Antrieb 28 durchströmende Kraftstoff und gegebenenfalls infolge Leckage an den Pumpenelementen 22 austretender Kraftstoff abgeleitet wird. Der Rücklauf 80 der Injektoren 40 und der Rücklauf 82 der Hochdruckpumpe 14 sind zu einer gemeinsamen Rücklaufleitung 84 zusammengefaßt, die in einen Zulauf 77 oder in den Ablauf 78 des Druckregelventils 76 mündet. In der Rücklaufleitung 84 ist stromaufwärts vor deren Mündung in das Druckregelventil 76 eine Drosselstelle 86 angeordnet. Die Drosselstelle 86 ist in ihrer Dimensionierung auf die optimale Funktion der Injektoren 40 und der Hochdruckpumpe 14 ausgelegt. Die durch das Druckregelventil 76 aus dem Speicher 38 abgesteuerte Kraftstoffmenge durchströmt nicht die Drosselstelle 86 und braucht somit bei der Auslegung der Dimensionierung der Drosselstelle 86 nicht berücksichtigt zu werden. Der Ablauf 78 und die Ablaufleitung 79 können mit relativ großem Querschnitt ausgeführt werden, um auch eine relativ große durch das Druckregelventil 76 abgesteuerte Kraftstoffmenge abführen zu können, ohne daß ein hoher Gegendruck in der Ablaufleitung 79 entsteht. Alternativ zu der vorstehend erläuterten Ausführung kann auch wie in Figur 1 gestrichelt dargestellt vorgesehen sein, daß die gemeinsame Rücklaufleitung 84 bis in den Kraftstoffvorratsbehälter 12 geführt ist oder in die Ablaufleitung 79 des Druckregelventils 76 mündet.

[0013] Die von den Injektoren 40 und der Hochdruckpumpe 14 kommende Rücklaufmenge an Kraftstoff fließt zusammen mit der gegebenenfalls durch das Druckregelventil 76 abgesteuerte Kraftstoffmenge über den Ablauf 78 und die Ablaufleitung 79 in den Kraftstoffvorratsbehälter 12 zurück. Das Druckregelventil 76 wird ständig von der Kraftstoffrücklaufmenge der Injektoren 40 und der Hochdruckpumpe 14 durchströmt, auch wenn durch das Druckregelventil 76 selbst kein Kraftstoff aus dem Speicher 38 abgesteuert wird, und dadurch gekühlt.

[0014] In Figur 2 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausschnittsweise gemäß einer modifizierten Ausführung dargestellt, bei der der grundsätzliche Aufbau gleich ist wie vorstehend zur Figur 1 beschrieben. Der Rücklauf 80 der Injektoren 40 und der Rücklauf 82 der Hochdruckpumpe 14 münden dabei in ein Y-förmiges Leitungsstück 88, das auch die Drosselstelle 86 enthalten kann, und von dem die gemeinsame Rücklaufleitung 84 abführt, die über das Druckregelventil 76 oder direkt zum Kraftstoffvorratsbehälter 24 geführt sein kann.

[0015] In Figur 3 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausschnittsweise gemäß einer weiteren modifizierten Ausführung dargestellt, bei der der grundsätzliche Aufbau wiederum gleich ist wie vorstehend zur Figur 1 beschrieben. Der Rücklauf 80 der Injektoren 40 ist dabei zur Hochdruckpumpe 14 geführt und mündet dort in den Rücklauf 82 der Hochdruckpumpe 14. Von der Hochdruckpumpe 14 führt die gemeinsame Rücklaufleitung 84 zum Druckregelventil 76 und mündet in dessen Zulauf 77. Die Drosselstelle 86 ist dabei vorzugsweise an der Hochdruckpumpe 14, beispielsweise in einem Anschlußstück 87 an dieser angeordnet.

[0016] Die vorstehend erläuterten Ausbildungen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ermöglichen ein sogenanntes 2-Regler-Konzept, bei dem sowohl mittels der Kraftstoffzumeßeinrichtung 50 durch eine Saugregelung der Hochdruckpumpe 14 als auch mittels des Druckregelventils 76 eine Regelung des Drucks im Speicher 38 erfolgen kann.

Ansprüche

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckpumpe (14), durch die Kraftstoff unter Hochdruck in einen Speicher (38) gefördert wird, mit einer Förderpumpe (10), durch die Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter (12) zur Saugseite der Hochdruckpumpe (14) gefördert wird, wobei mit dem Speicher (38) an Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnete Injektoren (40) verbunden sind, durch die Kraftstoff an der Brennkraftmaschine eingespritzt wird und von denen ein Rücklauf (80) für nicht eingespritzten Kraftstoff zumindest mittelbar in den Kraftstoffvorratsbehälter (12) führt, mit einem Rücklauf (82) für Kraftstoff von der Hochdruckpumpe (14) zumindest mittelbar in den Kraftstoffvorratsbehälter (12) und mit einem elektrisch betätigten Druckregelventil (76), durch das über einen Ablauf (78) Kraftstoff aus dem Speicher (38) zumindest mittelbar in den Kraftstoffvorratsbehälter (12) abgesteuert werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf (80) der Injektoren (40) und der Rücklauf (82) der Hochdruckpumpe (14) in eine gemeinsame Rücklaufleitung (84) münden, die zumindest mittelbar in den Kraftstoffvorratsbehälter (12) mündet und daß in der Rücklaufleitung (84) eine Drosselstelle (86) angeordnet ist und daß der Ablauf (78) des Druckregelventils (76) über eine Ablaufleitung (79) zumindest mittelbar in den Kraftstoffvorratsbehälter (12) mündet.

2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf (80) der Injektoren (40) zur Hochdruckpumpe (14) geführt ist und von dieser die gemeinsame Rücklaufleitung (84) abführt.

3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklaufleitung (84) in eine mit dem Ablauf (78) des Druckregelventils (76) verbundene, zumindest mittelbar in den Kraftstoffvorratsbehälter (12) mündende Ablaufleitung (79) mündet.

4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß.die Rücklaufleitung (84) am Druckregelventil (76) in einen Zulauf (77) oder in dessen Ablauf (78) mündet.

5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei vorgebenen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, insbesondere im Schubbetrieb, durch das Druckregelventil (76) Kraftstoff aus dem Speicher (38) abgesteuert wird.

Zeichnung