DRUCKREGELANORDNUNG EINES KRAFTSTOFFEINSPRITZSYSTEMS MIT EINEM DRUCKSEITIG VON EINER PUMPE ANGEORDNETEN VENTIL

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft eine Druckregelanordnung eines mit einer Pumpe betriebenen Kraftstoffeinspritzsystems für einen Verbrennungsmotor, mit einem druckseitig von der Pumpe angeordnetem Ventil zum Abführen von Kraftstoff unter Druck von der Druckseite der Pumpe zur Saugseite der Pumpe. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer derartigen Druckregelanordnung.

[0002] Heutige Kraftstoffeinspritzsysteme von Brennkraftmaschinen bzw. Verbrennungsmotoren, insbesondere bei Ottomotoren, arbeiten als so genannte Direkt-Einspritzung mit Einspritzdrücken von bis zu 200 bar. Der Druck wird mittels einer Pumpe, einer so genannten Hochdruckpumpe, erzeugt, die bei bekannten Kraftstoffeinspritzsystemen mechanisch vom Verbrennungsmotor bzw. Motor angetrieben wird. Ein elektromechanisches, insbesondere elektromagnetisches Mengensteuerventil steuert die von der Pumpe pro Zeiteinheit in einen Hochdruckbereich, ein so genanntes Rail, geförderte Kraftstoffmenge. Zusammen mit einem von einem Hochdrucksensor gemessenen Hochdrucksignal regelt ein Motor-Steuergerät so mittels des Mengensteuerventils den Druck im Hochdruckbereich auf das gewünschte Niveau. Die Ansteuerung von Einspritzventilen am Verbrennungsmotor erfolgt auf Basis des gemessenen Drucksignals. Kraftstoffeinspritzsysteme sind in der EP1898084 A1, der DE102008043217 A1, DE102008058288 A1 und der EP 2055929 A2 offenbart

Offenbarung der Erfindung

[0003] Erfindungsgemäß ist eine Druckregelanordnung eines mit einer Pumpe betriebenen Kraftstoffeinspritzsystems für einen Verbrennungsmotor geschaffen, mit einem druckseitig von der Pumpe angeordneten Ventil zum Abführen von Kraftstoff unter Druck von der Druckseite bzw. Hochdruckseite der Pumpe zur Saugseite bzw. Niederdruckseite der Pumpe. Saugseitig von der Pumpe ist eine variable Drossel mit einer veränderbaren Drosselwirkung vorgesehen, die zum Drosseln der der Pumpe zugeführten Kraftstoffmenge dient. Die Funktion des Ventils (76) und die der variablen Drossel (78) sind mit einem einzigen Verschlusskörper (84) realisiert.

[0004] Erfindungsgemäß ist eine rein autarke Druckregelung an der Pumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems über rein mechanische Bauelemente geschaffen. Auf elektrische, elektrohydraulische oder elektronische Bauteile kann hingegen verzichtet werden. Die Erfindung kombiniert dabei zwei Druckregelmethoden, nämlich die Methode einer Druckabsteuerung mittels des Ventils vom Druckbereich zum Saugbereich der Pumpe und die Methode einer Saugdrosselung der Pumpe. Die Saugdrosselung erfolgt vorzugsweise mittels eines Proportionalventils, welches sich proportional zum anliegenden Druck öffnet und schließt.

[0005] Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung liegen in besonders geringen Systemkosten, insbesondere aufgrund des Entfalls von sonst erforderlichen elektromagnetischen Komponenten. So ist besonders bevorzugt kein elektromechanisches Mengensteuerventil, wie es bei bekannten Kraftstoffeinspritzsystemen vorhanden ist, erforderlich. Ferner ist der Energiebedarf für die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzung und damit der Kraftstoffverbrauch des Gesamtsystems aufgrund der fehlenden elektrischen Komponenten geringer.

[0006] Das Ventil ist dabei vorteilhaft mit der variablen Drossel funktional gekoppelt. Mit der funktionalen Koppelung des Ventils mit der variablen Drossel erfolgt nicht nur die Druckabregelung sondern auch die Saugdrosselung der Pumpe in Abhängigkeit des Drucks aus dem Hochdruckbereich. Der Druck aus dem Hochdruckbereich steuert also das Ventil sowie die variable Drossel und deren Drosselwirkung.

[0007] Die funktionale Koppelung von Ventil und variabler Drossel ist vorzugsweise mechanisch realisiert. Für die mechanische Kopplung ist vorteilhaft der von der Pumpe erzeugte Druck bzw. Überdruck am Ventil angelegt. Dies bedeutet, dass sich das Ventil insbesondere ab einem bestimmten Überdruck öffnet. Mit der Öff-Das Ventil ist vorzugsweise als Schieberventil realisiert. Es fängt vorteilhaft aus dem Hochdruckbereich kommende Druckspitzen ab. Die Regelung mit der variablen Drossel wird dadurch geglättet. Somit ist eine Druckdämpferfunktion in der Druckregelanordnung integriert und es kann eine bessere Regelgüte erreicht werden.

[0008] Das Ventil und die variable Drossel sind erfindungsgemäß in einer Baueinheit, insbesondere in der Pumpe selbst, integriert zusammengefasst. Eine solche Integration dieser Teilfunktionen der erfindungsgemäßen Lösung in nur einer Baugruppe, vorzugsweise in der Pumpe bzw. Hochdruckpumpe, bringt eine Platzersparnis mit sich. Die Leitungswege können besonders kurz gehalten werden, was die Dynamik des Systems verbessert und zugleich Kosten spart. Ferner wird das Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen Systemen dadurch ebenfalls reduziert. Schließlich wird auch die Montage einfacher und kostengünstiger.

[0009] Für eine mechanische Kopplung des Ventils mit der variablen Drossel sind erfindungsgemäß das Ventil und die variable Drossel mit einem einzigen Verschlusskörper realisiert. Hierbei werden bevorzugt das Ventil und die variable Drossel in einer Baueinheit zusammengefasst. Die Funktion des Ventils und der variablen Drossel sind dann in eine einzige hydraulisch gesteuerte Ventileinheit, insbesondere eine Proportionalventil-Einheit, integriert. Vorteilhafterweise ist die Ventileinheit als Kolbenschieberventil mit zwei Steuerschlitzen bzw. Steuerschlitzpaaren an einem zugehörigen Zylinder gestaltet, wobei die Funktion des Ventils und der variablen Drossel hier mit jeweils einem Steuerschlitz ausgebildet ist.

[0010] Der Verschlusskörper ist vorzugsweise ein Kolben, der gegen den aus Richtung der Pumpe bzw. Hochdruckpumpe kommenden Druck federnd vorgespannt ist. Der Kolben wird im Zylinder entsprechend in Abhängigkeit von der Höhe des Drucks der Hochdruckpumpe bewegt. Dadurch können je nach Lage des Kolbens die Steuerschlitze geöffnet oder verschlossen werden. Auf diese Weise ist die Funktion als variable Drossel und als Ventil auf kleinstem Bauraum mit nur wenigen Bauteilen bereitgestellt.

[0011] Der Verschlusskörper überdeckt vorzugsweise entweder einen ersten Steuerschlitz oder einen zweiten Steuerschlitz am Zylinder vollständig. Die Steuerschlitze, die hier die Funktion des Ventils und der variablen Drossel übernehmen, sind am Zylinder des Kolbenschieberventils in axialer Richtung versetzt angeordnet. Der Verschlusskörper ist vorzugsweise also derart gestaltet, dass er nur einen der beiden Steuerschlitze vollständig verschließen kann, oder - je nach Ausführungsform - allenfalls beide Steuerschlitze teilweise überdeckt. Damit wird aufgrund von Überdruck an der Druckseite der Pumpe der Verschlusskörper so verschoben, dass jener Steuerschlitz, der das Ventil bildet, sich öffnet. Mit der Öffnungsbewegung wird gleichzeitig jener Steuerschlitz geschlossen, der die variable Drossel abbildet. Bei nachlassendem Überdruck wird der Kolben den Steuerschlitz, der das Ventil bildet, wieder verschließen und dabei gleichzeitig den zweiten Steuerschlitz, der die variable Drossel bildet, öffnen.

[0012] Ein wichtiger Aspekt der erfindungsgemäßen Gestaltung liegt vorteilhaft darin, dass die Drosselwirkung der variablen Drossel durch den von der Pumpe erzeugten Druck veränderbar ist. Die Veränderung der Drosselwirkung erfolgt vorzugsweise derart, dass bei größer werdendem Druck der die veränderbare Drossel bildende Steuerschlitz weiter verschlossen wird. Mit der damit verkleinerten Durchtrittsfläche an der variablen Drossel wird die der Hochdruckpumpe des Kraftstoffeinspritzsystems pro Zeiteinheit zugeführte Kraftstoffmenge verringert. Die Pumpe kann weniger Kraftstoff ansaugen, eine unnötige Vollförderung der Hochdruckpumpe wird vermieden.

[0013] Die derart erfindungsgemäß gestaltete Druckregelanordnung kann vorteilhaft auch dazu weitergebildet sein, dass sie eine Druckspeicherfunktion aufweist. Dazu sind vorzugsweise der Verschlusskörper und die Steuerschlitze derart gestaltet und angeordnet, dass das Volumen, welches der Verschlusskörper bei seiner Bewegung aus seiner Ruhelage bis zum Erreichen eines Steuerschlitzes freigibt, die Kraftstoffmenge mindestens einer Kaltstarteinspritzung aufnehmen kann. Die derartige Gestaltung realisiert einen axialen Leerweg des Verschlusskörpers im Druckregelventil zwischen einem Verschlusskörperanschlag in dessen Ruhelage und dem Beginn der Steueröffnung zur Druckabsteuerung. Während bei herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsystemen insbesondere bei kleinem Railvolumina, aufgrund der sehr großen im Kaltstart (z.B. bei - 30 °C) erforderlichen Einspritzmenge und dem bei Kälte zugenommenen E-Modul des Kraftstoffs, der Raildruck stark einbrechen würde, verhindert die derartige erfindungsgemäße Druckregelanordnung einen zu großen Druckeinbruch durch deren Kraftstoffspeicherfunktion.

[0014] Die Speicherung des Kraftstoffs ist insbesondere bei Kaltstarteinspritzung und noch geringer Pumpendrehzahl von Vorteil und macht das erfindungsgemäße System unabhängig von elektrischen Endstufen zur Aufrechterhaltung des Systemdrucks beim Motorabstellen, insbesondere bei Start/Stopp-Systemen.

[0015] Erfolgt im Kaltstart bei niedriger Pumpendrehzahl nach dem Druckaufbau eine Kraftstoffeinspritzung, so bewegt sich der Verschlusskörper zurück in Richtung seines Anschlags und ersetzt diese Kraftstoffmenge, auch wenn die Pumpe noch nicht nachgefördert hat. Der Kraftstoffdruck sinkt dadurch nur unwesentlich ab, abhängig von der Federauslegung. Nach dem Motorstart und Anlaufen der Pumpe wird Kraftstoff in der Druckregelanordnung eingelagert, der durch die Federkraft und der speziell niedrig gewählten Federrate elastisch gespeichert ist. Die Geometrien (Durchmesser und Hub des Verschlusskörpers, Federrate) der Druckregelanordnung sind so ausgelegt, dass das Speichervolumen ausreicht, um mindestens eine Kaltstarteinspritzmenge einzulagern.

[0016] Die Erfindung steht im Gegensatz zu bekannten Verfahren zur mechanischen/hydraulischen Druckregelung. Diese Verfahren sind erstens die so genannte (reine) Druckabsteuerung über ein Druckregelventil und zweitens die so genannte (reine) Saugdrosselung.

[0017] Die Druckabsteuerung über ein Druckregelventil erfolgt bei Überschreitung eines vorgegebenen Druckniveaus. Bei diesem Konzept steigt der Druck prinzipbedingt mit der abzusteuernden Menge. Aufgrund der Kopplung der Pumpendrehzahl und somit der Fördermenge an die Motor-Drehzahl steigt daher der Druck mit der Drehzahl und fällt mit am Verbrennungsmotor steigender Last. Energetisch ist dieses Konzept verbesserungswürdig, da die Fördermenge der Pumpe nicht bedarfsgerecht reduziert wird und daher mit höheren Antriebsleistungen (Kraftstoffverbrauch) und höherer Wärmeentwicklung zu rechnen ist, insbesondere bei hohen Drehzahlen und geringer Motorlast (Schubabschaltung). Auf die Regelgüte wirkt sich auch negativ aus, dass insbesondere bei Pumpen mit diskontinuierlicher Vollförderung in kurzer Zeit große Mengen abgesteuert werden müssen und daher Hochdruck-Pulsationen angeregt werden können.

[0018] Bei der Saugdrosselung wird die Zufuhr zur Pumpe gedrosselt, je höher das Druckniveau ist, um somit ein weiteres Ansteigen des Drucks durch die weitere Förderung der Pumpe zu verhindern. Da das Hochdruckniveau zur Betätigung der Saugdrosselung verwendet wird, treten relativ große Kräfte an der zugehörigen variablen Drossel auf, die bei der Auslegung der Drossel hohe Rückstellkräfte bedingen und daher auch zu großen Rückstellmitteln (in der Regel Federn) führen. Die Regelqualität ist aufgrund der vorhandenen Totzeiten, bedingt durch das Volumina zwischen der Saugdrossel und der Pumpe, im System prinzipbedingt weniger gut als die einer Druckreglung mit Druckregelventil.

[0019] Die erfindungsgemäße Lösung schafft es derartige Kraftstoffeinspritzsysteme bei gleicher oder nahezu gleicher Funktion kostengünstiger zu gestalten und die genannten Nachteile zu vermeiden. Insbesondere kann mit der Erfindung die Funktion des genannten Druckregelventils und der Saugdrosselung kombiniert werden.

[0020] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1

ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Druckregelung nach dem Stand der Technik,

Fig. 2

einen Längsschnitt einer als Baueinheit gestalteten erfindungsgemäßen Druckregelanordnung,

Fig. 3

einen Längsschnitt der Baueinheit gemäß Fig. 2 sowie deren Positionierung in einer Hochdruckpumpe

Fig. 4

die Baueinheit gemäß Fig. 3 in vergrößerter Darstellung und

Fig. 5

einen hydraulischen Schaltplan der Baueinheit gemäß Fig. 2 bis 4.

[0021] In Fig. 1 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem 10 mit einer Pumpe 12 dargestellt. Bei derartigen Kraftstoffeinspritzsystemen wird der Bereich saugseitig der Pumpe 12 als Niederdruckbereich und der Bereich druckseitig der Pumpe 12 als Hochdruckbereich bezeichnet.

[0022] Im Niederdruckbereich wird von einem Tank 14 Kraftstoff durch eine elektrische Kraftstoffpumpe 16 mit einem Druck von ca. 5 bar durch einen Kraftstofffilter 18 zu einer Leitung 20 gepumpt.

[0023] Ein Überdruckventil 22 kann Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe 16 zurück in den Tank 14 leiten. An der Leitung 16 ist ein Niederdruckdämpfer 24 angeordnet.

[0024] In der Leitung 20 wird durch ein Mengensteuerventil 26 die Kraftstofffördermenge der Pumpe 12 reguliert. Die Pumpe 12 erzeugt einen Druck von bis zu ca. 200 bar, mit dem der Kraftstoff durch eine Raildrossel 44 in ein Rail 28 gefördert wird. Dieser hohe Druck definiert den bereits erwähnten Hochdruckbereich druckseitig der Pumpe 12. Vom Rail 28 kann der Kraftstoff über Einspritzventile 30 in einen Verbrennungsmotor 32 eingespritzt werden.

[0025] Im Fehlerfall oder bei einer Drucküberschreitung im so genannten Hot-Soak wird ein möglicher Überdruck der Pumpe 12 vom Hochdruckbereich in die Pumpe 12 abgeleitet. Dazu zweigt druckseitig von der Pumpe 12 aus dem Hochdruckbereich eine Rückführungsleitung 34 ab, die in den Förderraum der Pumpe 12 zurückführt. Ein druckseitig von der Pumpe 12 angebrachtes Rückschlagventil 36 bildet das Auslassventil der Pumpe 12 und verhindert, dass Kraftstoff entgegengesetzt zu deren Förderrichtung fließen kann. Ein weiteres, in der Rückführungsleitung 34 angeordnetes Rückschlagventil 38 stellt sicher, dass nur Kraftstoff unter Überdruck in die Pumpe 12 zurückgeführt wird.

[0026] Zusätzlich kann wie erwähnt im Niederdruckbereich die von der Pumpe 12 geförderte Kraftstoffmenge durch das Mengensteuerventil 26 dosiert werden, so dass die Pumpe 12 idealerweise den Sollregeldruck erzeugt. Reguliert wird die geförderte Menge an Kraftstoff über ein vergleichsweise komplexes elektromechanisches System. Am Rail 28 misst ein Hochdrucksensor 40 den dort anliegenden Druck. Ein Steuergerät 42 erhält die Information bezüglich des Raildrucks vom Hochdrucksensor 40 und verarbeitet diese. Entsprechend der Programmierung des Steuergeräts 42 wird das Mengensteuerventil 26 angesteuert. So reguliert das Mengensteuerventil 26 die Kraftstofffördermenge der Pumpe 12 aufgrund des im Rail 24 auftretenden und gemessenen Kraftstoffdrucks.

[0027] In Fig. 2 ist eine Baueinheit 72 mit einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die Baueinheit 72 umfasst ein Innengehäuse 74, an dem als Ventil ein Steuerschlitz 76, ein Steuerschlitz 78 und eine Zulaufbohrung 80 ausgebildet sind. Die Steuerschlitze 76, 78 und die Zulaufbohrung 80 sind Öffnungen im Innengehäuse 74, die einen Kraftstoffdurchfluss in das oder aus dem Innengehäuse 74 heraus ermöglichen. Die Formgestaltung der Öffnungen der Steuerschlitze 76, 78 weicht vorzugsweise von einer Rechteck- oder Kreisform ab. Die Form ist vorzugsweise im Wesentlichen dreieckig mit nicht innen gewölbten Schenkeln, wodurch die Kennlinie für die Druckregelanordnung vorteilhaft beeinflusst wird.

[0028] Im Innengehäuse 74 ist ein als Kolben bzw. Steuerkolben gestalteter Verschlusskörper 84 verschiebbar gelagert. Der Verschlusskörper 84 wird von einem Stößel 82 bezogen auf Fig. 2 nach links gedrängt. Der Stößel 82 ist mit einem Zwischenbereich 86 und einem Hauptbereich 88 gebildet. Dabei ist der Durchmesser des als Stößelspitze bzw. Stößelstange wirkenden Zwischenbereichs 86 kleiner als der des Verschlusskörpers 84.

[0029] Das Innengehäuse 74 ist gestuft ausgestaltet und insbesondere mit seinem Innendurchmesser an den Durchmesser des Verschlusskörpers 84 angepasst. Auf diese Weise kann der Verschlusskörper 84 den Steuerschlitz 76 und/oder den Steuerschlitz 78 ganz oder teilweise fluiddicht abdichtend verschließen.

[0030] Da die beiden Steuerschlitze 76, 78 nicht auf einer gemeinsamen Ebene liegen, sondern in axialer Richtung des Innengehäuses 74 versetzt sind, kann der Verschlusskörper 84 beide Steuerschlitze 76, 78 gleichzeitig verschließen. Mittels einer Wahl des Abstands der Steuerschlitze 76, 78 und der Länge des Verschlusskörpers 84 kann eine beliebige Überlappung bzw. eine rein serielle Auslösung der Saugdrosselung mit der Druckabsteuerung erreicht werden. Damit kann die Regelgüte optimal abgestimmt werden.

[0031] Um Hystereseffekte durch Reibung der bewegten Teile zu vermeiden, sind wie erläutert der Verschlusskörper 84 und der Zwischenbereich 86 zweiteilig ausgeführt.

[0032] Durch eine ballige, also eine nach außen gewölbte Ausführung des Endes des Zwischenbereichs 86 hin zum Verschlusskörper 84 wird die Übertragung einer Querkraft, die die Reibung zwischen Verschlusskörper 84 und dem Innengehäuse 74 erhöhen würde, verhindert. Durch eine genaue Paarung des Verschlusskörpers 84 und des zugehörigen Bereichs des Innengehäuses 74, in dem der Verschlusskörper 84 geführt wird, wird die Leckage gering gehalten.

[0033] Der Verschlusskörper 84 ist im Innengehäuse 74 über den Stößel 82 mit einer Feder 90 stirnseitig gegen eine gegenüberliegende Rückführungsöffnung 92 vorgespannt. Die Federgeometrie der Feder 90 ist so dimensioniert, dass die Querkraft an der Feder minimiert und damit ein Ausknicken der Feder 90 verhindert ist. An der Rückführungsöffnung 92 ist eine Dichtung 94 in Form einer Sitzdichtung ausgebildet.

[0034] Ferner ist im Innengehäuse ein Durchflussraum 96 ausgeformt, der zunächst mit den beiden Steuerschlitzen 76, 78, sowie der Zulaufbohrung 80 verbunden ist. Abhängig von der jeweiligen Verschiebung des Verschlusskörpers 84 im Innengehäuse 74 kann dieser Durchflussraum 96 voluminös vergrößert oder verkleinert werden. Zusätzlich ist der Steuerschlitz 76 durch eine Parallelleitung 98 mit dem Durchflussraum 96 verbunden bzw. kann die Parallelleitung 98 als Teil des Durchflussraums 96 angesehen werden.

[0035] In Fig. 2 ist eine Ankopplung einer Pumpe 100 vereinfacht dargestellt, diese kann elektrisch oder wie vorliegend bevorzugt mechanisch angetrieben sein. Mit der Pumpe 100 wird Kraftstoff unter Hochdruck durch eine Druckleitung 102 zu einem Rail 104 geführt.

[0036] Über eine Abzweigung 106 in der Druckleitung 102 gelangt der Kraftstoff auch zur Rückführungsöffnung 92. Da der Verschlusskörper 84 gegen die Rückführungsöffnung 92 vorgespannt ist, fließt zunächst kein Kraftstoff in das Innengehäuse 74. Falls aber der Druck, den die Pumpe 100 erzeugt, zu hoch wird, diese also Überdruck erzeugt, dessen Druckkraft höher ist als die Gegendruckkraft der Feder 90, so wird der Verschlusskörper 84 bezogen auf Fig. 2 nach rechts (zurück)gedrängt. Der Verschlusskörper 84 gibt somit die Rückführungsöffnung 92 frei und Kraftstoff kann in das Innengehäuse 74 einströmen. Der eingeströmte Kraftstoff wird dabei in dem Innengehäuse 74 gespeichert (Druckspeicherfunktion der Anordnung).

[0037] Zusätzlich gibt der Verschlusskörper 84 während dieser Zeit den Steuerschlitz 78 frei. Dadurch fließt Kraftstoff, gefördert von einer Kraftstoffpumpe 108, über die Zulaufbohrung 80, einen Durchflussraum 96 und den Steuerschlitz 78 in eine Saugleitung 110, die zur Pumpe 100 führt.

[0038] Steigt der Druck über einen definierten Solldruck an, verschließt der Verschlusskörper 84 sukzessive den Steuerschlitz 78 und öffnet den Steuerschlitz 76. Durch den Steuerschlitz 76 strömt der Kraftstoff durch eine Parallelleitung 98 in den Durchflussraum 96, wo er sich mit dem Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich vermischt und zur Pumpe 100 geführt wird.

[0039] Mit anderen Worten übernimmt in diesem Ausführungsbeispiel der Steuerschlitz 76 die Funktion eines Ventils bzw. eines Druckregelventils zur Druckabsteuerung und der Steuerschlitz 78 die Funktion einer variablen Drossel bzw. einer Saugdrossel.

[0040] Ab einer bestimmten zurückgeführten Kraftstoffmenge vom Hochdruckbereich sinkt der dort herrschende Überdruck wieder, so dass die Federkraft wieder größer wird, als die gegen die Feder 90 wirkende Druckkraft. Somit bewegt sich der Verschlusskörper 84 auf die Rückführungsöffnung 92 zu und verschließt diese letztendlich. Die Dichtung 94 verringert eine mögliche Leckage in diesem Bereich.

[0041] Der Verschlusskörper 84 und die Steuerschlitze 76,78 sind ferner bevorzugt derart gestaltet und angeordnet, dass das Volumen, welches der Verschlusskörper 84 bei seiner Bewegung aus seiner Ruhelage an der Rückführungsöffnung 92 bis zum Erreichen eines Steuerschlitzes 76, 78 freigibt, die Kraftstoffmenge mindestens einer Kaltstarteinspritzung aufnehmen kann. Die derartige Gestaltung realisiert einen axialen Leerweg des Verschlusskörper 84 im Innengehäuse 74 zwischen einem Verschlusskörperanschlag in dessen Ruhelage und dem Beginn eines Steuerschlitzes 76, 78 zur Druckabsteuerung bzw. Saugdrosselung. Damit verhindert das erfindungsgemäße Druckregelventil einen möglichen, zu großen Druckeinbruch durch dessen Kraftstoffspeicherfunktion, insbesondere bei großen Einspritzmengen im Kaltstart.

[0042] Die Geometrien (Durchmesser und Hub des Verschlusskörpers 84, Federrate der Feder 90) der Druckregelanordnung sind so ausgelegt, dass das Speichervolumen ausreicht, um mindestens eine Kaltstarteinspritzmenge einzulagern.

[0043] In Fig. 3 ist die Baueinheit 72 aus Fig. 2 in einer integrativen Bauweise mit der Pumpe 100 gezeigt. Die Pumpe 100 ist hier unterhalb der Baueinheit 72 in einem gemeinsamen Gehäuse positioniert. Durch eine derartige Gestaltung sind kurze Leitungswege möglich. Folglich wird hierbei das Gewicht und auch das Volumen der Druckregelanordnung besonders gering und die Regelgüte durch eine Reduzierung von Totzeiten verbessert.

[0044] Die Fig. 4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der Fig. 3. Insbesondere ist hier der Verlauf des Kraftstoffflusses dargestellt. Mit einer gestrichelten Pfeillinie ist der Kraftstofffluss von der Kraftstoffpumpe 108, durch die Zulaufbohrung 80 in den Durchflussraum 96, und von dort wiederum durch den Steuerschlitz 78 in Richtung Pumpe 100 dargestellt (Ansaugdruck, Niederdruckbereich). Im Weiteren ist mit einer durchgezogenen Pfeillinie der Kraftstofffluss dargestellt, der zunächst von der Pumpe 100 zum Rail 104 geführt wird (Hochdruckbereich). Ein Überdruck wird durch die Abzweigung 106 zur Rückführungsöffnung 92 geleitet und verschiebt den Verschlusskörper 84. Die Rückführungsöffnung 92 wird geöffnet und der Kraftstoff fließt weiter zum Steuerschlitz 76, und von dort durch die Parallelleitung 98 zum Durchflussraum 96. Im Durchflussraum 96 vereint sich der zurückgeführte Kraftstoff mit dem aus dem Zulauf der Kraftstoffpumpe 108. Sinkt der Druck wieder unter den Sollregeldruck, so verschiebt sich der Verschlusskörper 84 bezogen auf die Fig. nach links und öffnet den Steuerschlitz 78 zur Saugdrosselung und verschließt den Steuerschlitz 76 zur Druckabregelung. Oder, mit anderen Worten, sobald die Kraft der Feder 90 ausreicht um den Verschlusskörper 84 gegen die geringer werdende Kraft des Überdrucks zurück zu schieben.

[0045] In Fig. 5 ist diese Funktion mit den zugehörigen Bauteilen nochmals vereinfacht dargestellt.

Ansprüche

1. Druckregelanordnung eines mit einer Pumpe (12, 100) betriebenen Kraftstoffeinspritzsystems für einen Verbrennungsmotor (32), mit einem druckseitig von der Pumpe (12, 100) angeordneten Ventil (76) zum Abführen von Kraftstoff unter Druck von der Druckseite der Pumpe (12, 100) zur Saugseite der Pumpe (12, 100), wobei saugseitig von der Pumpe (12, 100) eine variable Drossel (78) mit einer veränderbaren Drosselwirkung vorgesehen ist, zum Drosseln der der Pumpe (12, 100) zugeführten Kraftstoffmenge, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion des Ventils (76) und die der variablen Drossel (78) mit einem einzigen Verschlusskörper (84) realisiert sind.

2. Druckregelanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (76) mit der variablen Drossel (78) funktional gekoppelt, insbesondere mechanisch gekoppelt ist.

3. Druckregelanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (76) und die variable Drossel (78) in einer Baueinheit, insbesondere in der Pumpe (12, 100), integriert zusammengefasst sind.

4. Druckregelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass ein erster und ein zweiter Steuerschlitz (76, 78) vorgesehen sind, von denen in verschiedenen Stellungen des Verschlusskörpers (84) entweder der erste Steuerschlitz (76) oder der zweite Steuerschlitz (78) vollständig verschlossen ist.

5. Druckregelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselwirkung der variablen Drossel (78) durch den von der Pumpe (12, 100) erzeugten Druck veränderbar ist.

6. Druckregelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass in diese eine Druckspeicherfunktion integriert ist.

7. Druckregelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass in diese eine Druckdämpferfunktion integriert ist.

8. Pumpenbetriebenes Kraftstoffeinspritzsystem (10) mit einer Druckregelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.

Claims

1. Pressure regulating arrangement of a fuel injection system, which is operated with a pump (12, 100), for an internal combustion engine (32), having a valve (76) which is arranged at the pressure side of the pump (12, 100) and which serves for discharging pressurized fuel from the pressure side of the pump (12, 100) to the suction side of the pump (12, 100), wherein a variable throttle (78) with a variable throttle action is provided at the suction side of the pump (12, 100) for the purpose of throttling the fuel flow rate supplied to the pump (12, 100), characterized in that the function of the valve (76) and that of the variable throttle (78) are realized by means of a single closure body (84).

2. Pressure regulating arrangement according to Claim 1,
characterized in that the valve (76) is functionally coupled, in particular mechanically coupled, to the variable throttle (78).

3. Pressure regulating arrangement according to Claim 1 or 2,
characterized in that the valve (76) and the variable throttle (78) are combined integrally in a structural unit, in particular in the pump (12, 100).

4. Pressure regulating arrangement according to one of Claims 1 to 3,
characterized in that a first and a second control slot (76, 78) are provided, of which either the first control slot (76) or the second control slot (78) is completely closed in different positions of the closure body (84).

5. Pressure regulating arrangement according to one of Claims 1 to 4,
characterized in that the throttle action of the variable throttle (78) can be varied by means of the pressure generated by the pump (12, 100).

6. Pressure regulating arrangement according to one of Claims 1 to 5,
characterized in that a pressure accumulator function is integrated therein.

7. Pressure regulating arrangement according to one of Claims 1 to 6,
characterized in that a pressure damper function is integrated therein.

8. Pump-operated fuel injection system (10) having a pressure regulating arrangement according to one of Claims 1 to 6.

Revendications

1. Ensemble de régulation de pression d'un système d'injection de carburant fonctionnant à l'aide d'une pompe (12, 100) pour un moteur à combustion interne (32), comprenant une soupape (76) agencée côté pression de la pompe (12, 100) pour évacuer du carburant sous pression à partir du côté pression de la pompe (12, 100) jusqu'au côté aspiration de la pompe (12, 100), un étranglement variable (78) présentant un effet d'étranglement modifiable étant prévu du côté aspiration de la pompe (12, 100), pour limiter la quantité de carburant acheminée jusqu'à la pompe (12, 100), caractérisé en ce que la fonction de la soupape (76) et celle de l'étranglement variable (78) sont réalisées à l'aide d'un corps de fermeture (84) unique.

2. Ensemble de régulation de pression selon la revendication 1,
caractérisé en ce que la soupape (76) est accouplée fonctionnellement, en particulier accouplée mécaniquement, à l'étranglement variable (78).

3. Ensemble de régulation de pression selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce que la soupape (76) et l'étranglement variable (78) sont groupés de manière intégrée dans une unité de construction, en particulier dans la pompe (12, 100).

4. Ensemble de régulation de pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce qu'une première et une deuxième fente de commande (76, 78) sont prévues, parmi lesquelles, dans différentes positions du corps de fermeture (84), soit la première fente de commande (76) soit la deuxième fente de commande (78) est entièrement fermée.

5. Ensemble de régulation de pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que l'effet d'étranglement de l'étranglement variable (78) peut être modifié par la pression produite par la pompe (12, 100).

6. Ensemble de régulation de pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce qu'une fonction d'accumulateur de pression est intégrée dans celui-ci.

7. Ensemble de régulation de pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce qu'une fonction d'amortisseur de pression est intégrée dans celui-ci.

8. Système d'injection de carburant (10) fonctionnant à l'aide d'une pompe, comprenant un ensemble de régulation de pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.

Zeichnung