DRUCK-SCHALTVENTIL FÜR EIN KRAFTSTOFFEINSPRITZSYSTEM EINER BRENNKRAFTMASCHINE

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft ein Druck-Schaltventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere einen Benzinmotor bzw. Ottomotor, mit einem Zylinder, in dem ein Verschlusskörper zum wahlweisen Verschließen eines Einlasses beweglich ist, und bei dem der Verschlusskörper mit einer ersten Wirkfläche versehen ist, auf die hydraulischer Druck zum Öffnen des Einlasses wirkt. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem derartigen Druck-Schaltventil.

[0002] Ein derartiges Kraftstoffeinspritzsystem umfasst einen Hochdruckbereich (Rail) und einen Niederdruckbereich, denen durch Leitungen Kraftstoff aus einem Tank, vorzugsweise mittels einer Niederdruckpumpe, zugeführt wird. Dem Hochdruckbereich ist zusätzlich eine Hochdruckpumpe vorgeschaltet, die den Druck des Kraftstoffs für eine Direkteinspritzung bzw. Hochdruckeinspritzung auf vorzugsweise bis zu ca. 200 bar erhöht. Der Kraftstoff gelangt also durch die Niederdruckpumpe zunächst zur Hochdruckpumpe, die den Druck des Kraftstoffs zusätzlich erhöht. Zum Einstellen der Fördermenge der Pumpe dient in der Regel ein Mengensteuerventil, welches es ermöglicht, den durch die Hochdruckpumpe erzeugten Druck zu regulieren; indem es als Ventil Kraftstoff vom Pumpenförderraum zum Niederdruckbereich zurückströmen lassen kann. Alternativ kann ein elektromagnetisches Druckregelventil am Rail vorgesehen sein, das den Kraftstoff vom Rail zurück zum Niederdruckbereich strömen lässt.

[0003] Bekannte Direkteinspritzungen bei Ottomotoren arbeitet mit Einspritzdrücken von bis zu 200 bar. Der Druck wird dabei betriebspunktabhängig im Bereich 40 bis 200 bar eingeregelt. Stand der Technik bei der Hochdruckerzeugung sind Systeme mit einer Kolbenpumpe, die mechanisch vom Verbrennungsmotor angetrieben wird, mit einem Mengensteuerventil und mit einem Hochdrucksensor. Die Fördermenge der Pumpe wird über das Mengesteuerventil verändert. Zusammen mit dem gemessenen Hochdrucksignal regelt das Motor-Steuergerät den Druck auf das gewünschte Niveau ein. Die Ansteuerung der Einspritzventile erfolgt auf Basis des gemessenen Drucksignals.

[0004] Aus DE 10 2005 022 661 A1 ist eine Fluidpumpe bzw. Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine mit einem Druck-Schaltventil bekannt, welches einem Förderraum der Fluidpumpe und einem Niederdruckeinlass zugeordnet ist. Ferner ist dort mindestens eine Ventileinrichtung vorgesehen. Das Druck-Schaltventil kann während einer Saugphase der Fluidpumpe eine Verbindung zwischen dem Förderraum und dem Niederdruckeinlass sperren. Das Druck-Schaltventil soll mindestens eine zweite Ventileinrichtung umfassen, welche zu der ersten Ventileinrichtung parallel geschaltet ist. Die Verwendung von zwei unterschiedlichen und parallel angeordneten Ventileinrichtungen führt allerdings zu einer komplexen Konstruktion.

[0005] Weitere Druck-Schaltventile sind aus der WO 2004/048770 A1 und der DE 10 2008 059638 A1 bekannt.

Offenbarung der Erfindung

[0006] Erfindungsgemäß ist ein Druck-Schaltventil bzw. Druckregelventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine geschaffen, mit einem Zylinder, in dem ein Verschlusskörper zum wahlweisen Verschließen eines Einlasses beweglich ist, und der Verschlusskörper mit einer ersten Wirkfläche versehen ist, auf die hydraulischer Druck zum Öffnen des Einlasses wirkt. Der Verschlusskörper weist ferner eine zweite Wirkfläche auf, die größer als die erste Wirkfläche gestaltet ist.

[0007] Das derartige Druck-Schaltventil funktioniert wir folgt: Zunächst verschließt der Verschlusskörper den Einlass so lange, bis an der ersten Wirkfläche ein Druck auf einen Druckwert p1 angestiegen ist. Der Druckwert p1 und die damit erzielte Kraft an der ersten Wirkfläche ist gerade so groß, dass der Verschlusskörper von dem dann an der ersten Wirkfläche wirkenden Druck verschoben und damit der Einlass geöffnet wird.

[0008] Damit kann Brennstoff bzw. Kraftstoff durch den Einlass in das Druck-Schaltventil einströmen. Der strömende Kraftstoff wirkt nun an der zweiten Wirkfläche, die größer als die erste Wirkfläche ist. Aufgrund dieser Differenz in der Größe der Wirkflächen sinkt der Druck am Einlass auf einen Druckwert p2 ab, wobei der Druckwert p2 kleiner als der Druckwert p1 ist. Abhängig vom Größenverhältnis der ersten und der zweiten Wirkfläche kann der Druckwert p2 wesentlich kleiner sein als der Druckwert p1.

[0009] Durch die vorgeschlagene Gestaltung eines besonders bevorzugt kolbenförmigen Verschlusskörpers mit zwei unterschiedlich großen Wirkflächen, wird erreicht, dass der unter Hochdruck stehende Kraftstoffs zunächst an der kleineren Wirkfläche angreift und den Verschlusskörper öffnet, aber unmittelbar danach durch das Druck-Schaltventil bzw. dessen Zylinder strömt und die größere Wirkfläche erfasst, so dass das Ventil leichter weiter aufgedrückt wird und der Kraftstoff mit nur geringem Überdruck in den Niederdruckbereich zurückgefördert wird.

[0010] Gemäß der Erfindung ist damit ein Druck-Schaltventil geschaffen, das einen sehr einfachen Aufbau aufweist. Im Vergleich zu bekannten Systemen wird vorteilhaft eine aufwendigere elektrische Ansteuerung vermieden, da das Problem mechanisch gelöst wird. Damit entfällt folglich auch eine sonst erforderliche Verkabelung elektrischer Komponenten. Auch eine Abhängigkeit von einem Steuergerät oder den elektrischen Endstufen entfällt. Mit der Erfindung kann ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer eigenständigen, von einem Steuergerät unabhängigen Regelung, realisiert werden.

[0011] Im Weiteren entfallen durch die Erfindung weitere Komponenten im Kraftstoffeinspritzsystem. Zusätzliche Hochdrucksensoren werden nicht mehr benötigt. Folglich handelt es sich um ein kostengünstiges System.

[0012] Zusätzlich vorteilhaft ist, dass die Verlustleistung der Hochdruckpumpe durch diese Art der Druckregelung klein ist. Aufgrund der zweiten, größeren Wirkfläche des Verschlusskörpers ist nämlich die Restförderung des Kolbenhubs der nicht benötigten Kraftstoffmenge zurück in den Niederdruckbereich bzw. des Verschlusskörperhubs leichter möglich. Damit ist das Antriebsmoment am Nockentrieb, das für die Restförderung der Hochdruckpumpe erforderlich ist, entsprechend geringer.

[0013] Ein weiterer Vorteil eines solchen Systems ist, dass der Hochdruck im Pumpenförderraum nach Öffnen des Ventils sofort absinkt und nur mit geringem Überdruck zurück zum Niederdruckbereich gefördert wird, so dass sich auch der Kraftstoff nur gering erwärmt. Dies verringert die Verlustleistung.

[0014] Am Zylinder ist ferner vorteilhaft ein Auslass vorgesehen, den der Verschlusskörper wahlweise verschließt. Der Verschlusskörper gibt diesen Auslass bzw. diese Auslassöffnung frei, sobald er eine bestimmte Strecke aus seiner Ruhelage bzw. seiner den Einlass verschließenden Lage zurückgedrückt worden ist. Durch den Auslass strömt dann der mit Überdruck behaftete Kraftstoff wieder aus dem Druck-Schaltventil hinaus. Dies führt dazu, dass der Druck im Druck-Schaltventil wie erläutert sinkt und die Gegenkraft, welche auf den Verschlusskörper wirkt, stärker wird als jene Kraft die der Druck des Kraftstoffs auf die zweite Wirkfläche ausüben kann. Somit bewegt sich der Verschlusskörper wieder in Richtung seiner Ruhelage und schließt den Auslass und damit das Druck-Schaltventil wieder.

[0015] Der Verschlusskörper ist vorteilhaft mittels einer Feder bzw. einem Federelement federnd gegen den Einlass vorgespannt. Auf diese Weise kommt von der federnden Vorspannung ein Anpressdruck auf den bevorzugt als Kolben gestalteten Verschlusskörper zustande. Dieser Anpressdruck wirkt entgegen der Kraft des Kraftstoffs, welche auf die erste bzw. zweite Wirkfläche einwirkt. Durch eine geeignete Wahl der bevorzugt im Zylinder selbst anzuordnenden Feder können somit die Druckstufen, an denen das Druck-Schaltventil öffnet und schließt, gewählt werden.

[0016] Alternativ oder zusätzlich wird bei dem erfindungsgemäßen Druck-Schaltventil der Verschlusskörper mittels Fluiddruck gegen den Einlass federnd vorgespannt. Als Fluid kommt insbesondere ein unter Druck gesetztes Gas zur Anwendung. Die Verwendung eines solchen Fluids verleiht dem Verschlusskörper auch eine dämpfende Wirkung. Dies verbessert das Schwingungsverhalten des Verschlusskörpers und damit die Regelung des Kraftstoffdrucks.

[0017] Gemäß einer weiteren Weiterbildung weist der Zylinder einen Druckraum auf, den der Verschlusskörper abdichtet. Der Verschlusskörper ist dabei vorzugsweise als ein Kolben oder eine Membran gestaltet, die den Druckraum innerhalb des Zylinders räumlich abtrennt. Anhand der räumlichen Trennung innerhalb des Zylinders wird ermöglicht, dass im Druck-Schaltventil verschiedene Drücke auftreten. So kann im Druckraum nebst der Federkraft der Fluiddruck für das Verschließen des Druck-Schaltventils anliegen, während im restlichen Bereich des Zylinders der Druck bzw. Überdruck des Kraftstoffs anliegt.

[0018] Gemäß einer weiteren Weiterbildung weist der Zylinder einen Einlassraum auf, in den der Einlass hineinführt. Zudem führt eine Leitung vom Einlassraum zum genannten Druckraum. Derart konstruiert, findet im Druck-Schaltventil ein Druckausgleich statt. Dieser Druckausgleich beeinflusst die dämpfende Wirkung des Fluids des federnd vorgespannten Verschlusskörpers im Druckraum. Durch den Druckausgleich kann Schäden präventiv vorgebeugt werden, falls beispielsweise Druckfluktuationen auftreten, welche kurzzeitig starke Druckstöße auslösen könnten.

[0019] Mit der ersten Wirkfläche des Verschlusskörpers ist vorzugsweise der Einlass verschließbar und dieser Verschluss ist in Form eines Sitzventil mit einem Ventilsitz gestaltet. Dies stellt eine konstruktiv einfache und wirkungsvolle Möglichkeit dar, das Druck-Schaltventil zu verschließen und zu öffnen. Bei Sitzventilen, die als Tellerventile bekannt sind, ist der Verschlusskörper tellerförmig ausgebildet und sitzt derart mit seinem Rand auf der Einlassöffnung auf, dass diese verschlossen und abgedichtet wird.

[0020] Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist die zweite Wirkfläche des Verschlusskörpers an einem Kolben ausgebildet, der zusammen mit dem Zylinder als Schieberventil wirkt bzw. ein Schieberventil bildet. Durch die zusätzliche Verwendung des Verschlusskörpers bzw. Kolbens als Schieberventil, auch bekannt als Kolbenventil, kann der Kraftstoffüberdruck verbessert gesteuert werden. Die Verwendung eines Schieberventils zur Regulierung von Drücken ist zwar üblich, jedoch ist in der vorliegenden Form der Verschlusskörper derart konzipiert, dass er sowohl als Schieberventil als auch als Sitzventil wirkt bzw. verwendet werden kann.

[0021] Die Erfindung sieht schließlich auch eine Verwendung des erfindungsgemäßen Druck-Schaltventils in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Pumpe vor, bei der die Pumpe einen Pumpraum aufweist, der mittels einer ersten Leitung mit dem Einlass des Druck-Schaltventils verbunden ist. Zudem ist hierbei eine zweite Leitung vorgesehen, die in den Pumpraum hinein führt, und eine dritte Leitung, die einen bzw. den Auslass des Druck-Schaltventils mit der zweiten Leitung verbindet.

[0022] Ein auf diese Weise verwendetes Druck-Schaltventil ist in der Lage, den bei einer Pumpe bzw. Hochdruckpumpe vorkommenden Überdruck so zu regeln, dass kein unzulässiger Überdruck an den Einspritzventilen anliegt und diese nicht beschädigen kann. Das Druck-Schaltventil führt bei Überschreitung des Solldrucks den Kraftstoff mit niedrigem Druck wieder zurück in den Kraftstoffkreislauf vor die Hochdruckpumpe, d.h. in den Niederdruck- bzw. Einlassbereich der Hochdruckpumpe.

[0023] Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1

ein Schaubild eines Ausführungsbeispiels eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2

ein Schaubild eines Ausführungsbeispiels eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß der Erfindung und

Fig. 3

das Detail III aus Fig. 2.

[0024] In Fig. 1 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem 10 gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht, bei dem aus einem Tank 12 mittels einer elektrischen Kraftstoffpumpe bzw. Niederdruckpumpe 14 flüssiger Kraftstoff mit ca. 5 bar Druck in eine Leitung 16 gefördert wird. Die Leitung 16 dient als Zuleitung zu einem Niederdruckbereich 18 und einem Hochdruckbereich 20 des Kraftstoffeinspritzsystems 10. Zur Hochdruckerzeugung wird eine Pumpe 22, die mechanisch durch einen Nockenantrieb von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird, verwendet. Diese erzeugt den benötigten Druck für den Hochdruckbereich 20, welcher dann in einem Rail 24 anliegt. Durch Hochdruckeinspritzventile 26 gelangt der Kraftstoff aus dem Rail 24 schließlich in den Verbrennungsmotor.

[0025] Zur Steuerung und Regulierung der Fördermenge, welche die Pumpe 22 in den Hochdruckbereich 20 abgibt, stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung. Durch ein Druck-Schaltventil 28 kann ein möglicher, von der Pumpe 22 erzeugter Überdruck reguliert werden. Dazu wird von einem Hochdrucksensor 30 der am Rail 24 anliegende Kraftstoffdruck ermittelt. Dieser Wert wird an ein Steuergerät 32 weitergegeben, das wiederum das Druck-Schaltventil 28 ansteuern kann. Zusammen mit dem gemessenen Hochdrucksignal des Hochdrucksensors 30 regelt das Steuergerät 32 den Druck auf das gewünschte Niveau ein. Dies ist u.a. nötig, da ein zu großer Überdruck Schäden am Kraftstoffeinspritzsystem 10 verursachen könnte.

[0026] Im Weiteren ist in Fig. 1 ein Niederdruckdämpfer 34 zu sehen, dessen Aufgabe es ist die Druckpulsationen im Niederdruckbereich 18 zu dämpfen. Diese Pulsationen können insbesondere durch ein Zurückfördern von Kraftstoff aus der Pumpe 22 zurück in den Niederdruckbereich 18 verursacht werden.

[0027] In Fig. 2 und Fig. 3 wird ein ähnliches Kraftstoffeinspritzsystem 10, wie in Fig. 1 gezeigt. Jedoch ist bei diesem auf eine elektronische Druckregelung verzichtet worden. Stattdessen ist ein erfindungsgemäßes Druck-Schaltventil 28 an dem Kraftstoffeinspritzsystem 10 gemäß dieser Figuren vorgesehen. Im Übrigen unterscheidet sich das Kraftstoffeinspritzsystem 10 gemäß Fig. 2 und Fig. 3 durch einen zusätzlichen Sicherungsmechanismus 38 in Form einer so genannten Berstscheibe 40 oder eines mechanischen Druckbegrenzungsventils.

[0028] Das Druck-Schaltventil 28 ist in einem Zylinder 42 als Gehäuse verbaut. In dem Zylinder 42 befindet sich ein Verschlusskörper 44 der Kolbenform bzw. eine kolbenförmige Gestaltung aufweist. Ein der Stirnflächen des derart kolbenförmigen Verschlusskörpers 44 ist gestuft gestaltet und weist in Richtung eines am Zylinder 42 stirnseitig ausgebildeten Einlasses 46 zwei verschieden große Wirkflächen 48 und 50 auf. Von diesen Wirkflächen ist die Wirkfläche 48 im Zentrum des Verschlusskörpers 44 als Kreisscheibe ausgebildet und in ihrer Flächenerstreckung kleiner als die Wirkfläche 50, welche an einer weiter zurückgesetzten kreisförmigen Ringscheibe vorzufinden ist.

[0029] Der Verschlusskörper 44 ist durch eine Feder 52 in Richtung auf den Einlass 46 vorgespannt, derart dass er mit seiner Wirkfläche 48 den Einlass 46 wahlweise verschließen oder öffnen kann. Beim Verschließen korrespondiert die erste Wirkfläche 48 dabei mit dem Einlass 46, um diesen möglichst gut abzudichten. Hierfür sind die erste Wirkfläche 48 und der Einlasse 46 als so genanntes Sitzventil oder Tellerventil gestaltet.

[0030] Am Zylinder 42 ist an dessen Mantelfläche ein Auslass 54 vorgesehen, um Kraftstoff aus Druck-Schaltventil 28 an den Niederdruckbereich 18 abzugeben. Dieser Auslass 54 kann vom Verschlusskörper 44 wahlweise verschlossen werden. Je nach Druck bzw. Kraft, die auf den Verschlusskörper 44 einwirkt, verschiebt sich dieser axial im Zylinder 42 und kann dadurch den Auslass 54 öffnen oder verschließen.

[0031] Im Zylinder 42 sind dabei im Wesentlichen zwei durch den Verschlusskörper 44 begrenzte Räume ausgebildet. Ein Druckraum 56, in welchem die Feder 52 angeordnet ist, die den Verschlusskörper 44 in Richtung auf den Einlass 46 drängt, und ein Einlassraum 58, in den der mit Überdruck behaftete Kraftstoff durch den Einlass 46 einfließen und aus dem der Kraftstoff durch den Auslass 54 auch wieder aus dem Druck-Schaltventil 28 ausströmen kann. Die beiden Räume 56 und 58 werden also durch den Verschlusskörper 44 gegeneinander abgedichtet und voneinander räumlich getrennt.

[0032] Eine Leitung 60 führt vom Auslass 54 zum Druckraum 56 und stellt somit einen Druckausgleich zwischen dem Niederdruckbereich 18 und dem Druckraum 56 her. Im Druckraum 56 herrscht daher zumindest der Niederdruck, der den Verschlusskörper 44 ebenfalls in Richtung des Einlasses 46 drängt. Daher kann die Feder 52 mit vergleichsweise geringer Federkraft ausgestattet und entsprechend klein und leicht gebaut sein.

[0033] Die Pumpe 22 ist mechanisch, im Regelfall durch eine Nockenwelle angetrieben. Sie erzeugt in einem Pumpraum 62 jenen Druck, den sie in die Leitung 20 abführt. Zugleich ist am Pumpraum 62 eine Leitung 64 angeschlossen, die zum Einlass 46 des Druck-Schaltventils 28 führt. Der Auslass 54 des Druck-Schaltventils 28 ist mittels einer Leitung 66 mit dem Niederdruckbereich 18 verbunden. Kraftstoff unter Druck kann also aus dem Pumpraum 62 in die Leitung 64, durch das Druck-Schaltventil 28 und durch die Leitung 66 in den Niederdruckbereich 18 abgeführt werden.

[0034] Sobald die Hochdruckpumpe 22 des Kraftstoffeinspritzsystems 10 einen derart abzuführenden Überdruck erzeugt, liegt dieser durch die Leitung 64 am Einlass 46 des Druck-Schaltventils 28 an. Am Einlass 46 des Druck-Schaltventils 28 liegt damit ein Druck an, der auf die erste, den Einlass verschließende Wirkfläche 48 des kolbenförmigen Verschlusskörpers 44 einwirkt. Da der kolbenförmige Verschlusskörper 44 nur federnd gegen den Einlass 46 gedrängt ist, zieht sich dieser zurück, sobald die Druckkraft auf der ersten Wirkfläche 48 größer wird als der Anpressdruck des Verschlusskörpers 44 von der Feder 52 und dem Druckraum 56 ist.

[0035] Der Einlass 46 wird dabei freigegeben und es strömt Kraftstoff zunächst in den Einlassraum 58 des Druck-Schaltventils 28 ein. Dann verteilt sich der Kraftstoff und dessen Druck auf die zweite, größere Wirkfläche 50 des Verschlusskörpers 44. Damit entsteht am Verschlusskörper 44 eine größere Druckkraft und er kann leicht weiter axial im Zylinder 42 verschoben werden.

[0036] Nach kurzer Zeit gibt der Verschlusskörper 44 dabei den Auslass 54 frei bzw. öffnet diesen. Der Kraftstoff strömt jetzt durch den Auslass 54 in Richtung Niederdruckbereich 18 ab.

[0037] Dabei ist der Druck beim Schließen des Einlasses 46 weit geringer, als zum Öffnen des Einlasses 46 erforderlich ist. Durch die zweite, größere Wirkfläche 50 lässt sich der Verschlusskörper 44 mit weniger hydraulischem Druck axial im Zylinder 42 verschieben, als durch die kleinere erste Wirkfläche 48.

[0038] Die Pumpe 22 kann daher ihren Überdruck besonders schnell abbauen und muss nach dem Beginn des Abführens, also nach dem Öffnen des Einlasses 46 nur noch gegen einen vergleichsweise geringen Druck anfördern. Die Pumpe 22 weist daher eine geringere Verlustleistung auf, welche ja durch das Entspannen von Druck am Druck-Schaltventil 28 entsteht.

[0039] Bei einem Ausfall, einer Fehlfunktion oder einem sonstigen Versagen des Druckausgleichs mittels des Druck-Schaltventils 28 besteht für das Kraftstoffeinspritzsystems 10 eine weitere Sicherung in Form der Berstscheibe 40. Die Berstscheiben 40 hilft insbesondere in dem Fall, dass die Pumpe 22 einen Überdruck erzeugt, welcher nicht vom Druck-Schaltventil 28 kompensiert werden kann. Alternativ kann anstelle der Berstscheibe ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen sein. Dieses kann auch einen Druckanstieg im so genannten Hot-Soak abbauen. Dann gelangt dieser Überdruck in den Hochdruckbereich 20, der mit dem Niederdruckbereich 18 durch eine Leitung 68 verbunden ist. An oder in der Leitung 68 ist die Berstscheibe 40 oder das Druckbegrenzungsventil angeordnet. Die Berstscheibe 40 weist eine derartige Materialbeschaffenheit und Form auf, dass sie zerbricht bzw. berstet falls ein bestimmter Überdruck an ihr anliegt. In diesem Fall wird die vorher von der Berstscheibe 40 verschlossene Leitung 68 freigegeben, so dass der Kraftstoff vom Hochdruckbereich 20, durch die Leitung 68, in den Niederdruckbereich 18 gelangen kann.

[0040] Die Sicherung in der Leitung 68, die in diesem Beispiel durch eine Berstscheibe 40 realisiert wird, kann auch durch andere Vorrichtungen, wie beispielsweise ein weiteres Ventil oder ein Material mit Sollbruchstelle gestaltet sein.

[0041] Eine Möglichkeit zur kompakteren Bauweise des Kraftstoffeinspritzsystems 10 bzw. des Druck-Schaltventil 28 besteht darin, dass das Druck-Schaltventil 28 in die Pumpe 22 und insbesondere in deren Gehäuse integriert ist. Insbesondere kann das Druck-Schaltventil 28 im Bereich oberhalb des Pumpraums 62 der Pumpe 22 in ein Pumpengehäuse integriert sein. Durch diese Integralbauweise verringert sich der Platzbedarf und das Gewicht.

[0042] Das Prinzip der vorliegenden Erfindung liegt also darin, dass die Kraftstoffpumpe einen Pumpraum 62 bzw. Förderraum mit einem daran angeschlossenen hydraulisch steuerbaren Druck-Schaltventil 28 bzw. Druck-Schaltventil hat. Das Druck-Schaltventil 28 ist so gestaltet, dass, wenn, während eines Druckhubs, der Pumpraum-Druck bzw. Förderraum-Druck einen Druckwert p1 erreicht, das Druck-Schaltventil 28 öffnet. Unmittelbar danach lässt das Druck-Schaltventil 28 den Pumpraum-Druck auf einen Druckwert p2 abfallen, wobei der Druckwert p2 kleiner ist als der Druckwert p1.

[0043] Abhängig vom Verhältnis der Größe der zweiten Wirkfläche zur Größe der ersten Wirkfläche kann der Druckwert p2 wesentlich kleiner als der Druckwert p1 sein.

[0044] Sobald das dabei hydraulisch steuerbare Druck-Schaltventil 28 im Verlauf eines Druckhubs öffnet, bleibt der Pumpraum-Druck während des gesamten Rests des Druckhubs auf dem niedrigeren Druckwert p2. Das Druck-Schaltventil 28 schließt erst wieder, wenn der Pumpraum-Druck unter den Druckwert p2 abfällt, was unter normalen Umständen erst wieder der Fall ist, wenn die Pumpe 22 vom Druckhub in den Saughub übergeht.

[0045] Der Vorteil der Pumpe 22 mit einem derartigen zweistufigen Druck-Schaltventil 28 gegenüber einer Pumpe mit einem Druckregelventil mit nur einem Druckwert liegt in einer geringeren Dissipation beim Betreiben der Pumpe. Der Vorteil der Pumpe 22 mit dem zweistufigen Druck-Schaltventil 28 gegenüber einer Pumpe mit einem elektrisch steuerbaren Mengensteuerventil liegt insbesondere in einem geringeren Herstellaufwand.

Ansprüche

1. Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Pumpe (22), die einen Pumpenraum (62) aufweist, in dem sie einen Druck erzeugt, den sie über ein Rückschlagventil in eine Leitung (20) des Hochdruckbereichs abführt, und mit einem Druck-Schaltventil (28) mit einem Zylinder (42), in dem ein Verschlusskörper (44) zum wahlweisen Verschließen eines Einlasses (46) beweglich ist, wobei der Verschlusskörper (44) mit einer ersten Wirkfläche (48) am Einlass (46) versehen ist, auf die der hydraulischer Druck des Pumpenraums (62) über eine erste Leitung (64) zum Öffnen des Einlasses (46) wirkt, und dessen Druck am freigegebenen Einlass (46) auf eine zweite Wirkfläche (50) des Verschlusskörpers (44) wirkt, die größer als die erste Wirkfläche (48) gestaltet ist und der weiter verschobene Verschlusskörper (44) den Auslass (54) in den Niederdruckbereich (18) freigibt, wobei die erste Leitung (64) am Pumpenraum (62) angeschlossen ist und die erste Leitung (64) zum Einlass (46) des Druck-Schaltventils (28) führt.

2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Zylinder (42) ein Auslass (54) vorgesehen ist und der Verschlusskörper (44) den Auslass (54) wahlweise verschließen kann.

3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (44) federnd gegen den Einlass (46) vorgespannt ist.

4. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (44) mittels Fluiddruck gegen den Einlass (46) federnd vorgespannt ist.

5. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (42) einen Druckraum (56) aufweist, den der Verschlusskörper (44) abdichtet.

6. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (42) einen Einlassraum (58) aufweist, in den der Einlass (46) hineinführt, und eine Leitung (60) vom Einlassraum (58) zum Druckraum (56) führt.

7. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit der ersten Wirkfläche (48) des Verschlusskörpers (44) der Einlass (46) in Gestalt eines Ventilsitzes verschließbar ist.

8. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörpers (44) als ein Kolben ausgebildet ist, der zusammen mit dem Zylinder (42) ein Schieberventil bildet.

9. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Leitung (16) vorgesehen ist, die in den Pumpraum (62) hinein führt, und eine dritte Leitung (66) einen bzw. den Auslass (54) des Druck-Schaltventils (28) mit der zweiten Leitung (16) verbindet.

Claims

1. Fuel injection system having a pump (22) which has a pump chamber (62) in which said pump generates a pressure, said pressure being discharged by the pump via a check valve into a line (20) of the high-pressure region, and having a pressure switching valve (28) with a cylinder (42) in which a closure body (44) for selectively closing an inlet (46) is movable, wherein the closure body (44) is equipped with a first effective surface (48) at the inlet (46), on which first effective surface the hydraulic pressure of the pump chamber (62) acts via a first line (64) so as to open the inlet (46), and the pressure of said pump chamber acts, at the opened-up inlet (46), on a second effective surface (50) of the closure body (44), said second effective surface being larger than the first effective surface (48), and the closure body (44), when displaced further, opens up the outlet (54) into the low-pressure region (18), wherein the first line (64) is connected to the pump chamber (62), and the first line (64) leads to the inlet (46) of the pressure switching valve (28).

2. Fuel injection system according to Claim 1, characterized in that an outlet (54) is provided on the cylinder (42), and the closure body (44) can selectively close off the outlet (54).

3. Fuel injection system according to Claim 1 or 2, characterized in that the closure body (44) is resiliently preloaded against the inlet (46).

4. Fuel injection system according to Claim 3, characterized in that the closure body (44) is resiliently preloaded against the inlet (46) by way of fluid pressure.

5. Fuel injection system according to Claim 1 to 4, characterized in that the cylinder (42) has a pressure chamber (56) which is sealed off by the closure body (44).

6. Fuel injection system according to Claim 5, characterized in that the cylinder (42) has an inlet chamber (58) into which the inlet (46) issues, and a line (60) leads from the inlet chamber (58) to the pressure chamber (56).

7. Fuel injection system according to Claim 1 to 6, characterized in that the inlet (46) can be closed off, in the manner of a valve seat, by the first effective surface (48) of the closure body (44).

8. Fuel injection system according to Claim 1 to 7, characterized in that the closure body (44) is in the form of a piston which, together with the cylinder (42), forms a slide valve.

9. Fuel injection system according to Claim 1 to 8, characterized in that a second line (16) is provided which leads into the pump chamber (62), and a third line (66) connects a or the outlet (54) of the pressure switching valve (28) to the second line (16).

Revendications

1. Système d'injection de carburant comprenant une pompe (22) qui présente un espace de pompe (62) dans lequel est générée une pression évacuée par la pompe par le biais d'un clapet antiretour dans une conduite (20) de la région haute pression, et comprenant une soupape de commutation de pression (28) avec un cylindre (42) dans lequel peut se déplacer un corps de fermeture (44) pour la fermeture sélective d'une entrée (46), le corps de fermeture (44) étant pourvu d'une première surface fonctionnelle (48) au niveau de l'entrée (46), sur laquelle agit la pression hydraulique de l'espace de pompe (62) par le biais d'une première conduite (64) en vue d'ouvrir l'entrée (46), et dont la pression au niveau de l'entrée ouverte (46) agit sur une deuxième surface fonctionnelle (50) du corps de fermeture (44) qui est supérieure à la première surface fonctionnelle (48) et le corps de fermeture déplacé davantage (44) ouvrant la sortie (54) dans la région de basse pression (18), la première conduite (64) étant raccordée à l'espace de pompe (62) et la première conduite (64) conduisant à l'entrée (46) de la soupape de commutation de pression (28).

2. Système d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une sortie (54) est prévue au niveau du cylindre (42) et le corps de fermeture (44) peut fermer la sortie (54) de manière sélective.

3. Système d'injection de carburant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps de fermeture (44) est précontraint de manière élastique contre l'entrée (46).

4. Système d'injection de carburant selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps de fermeture (44) est précontraint de manière élastique contre l'entrée (46) au moyen d'une pression de fluide.

5. Système d'injection de carburant selon la revendication 1 à 4, caractérisé en ce que le cylindre (42) présente un espace de pression (56) qui est étanchéifié par le corps de fermeture (44).

6. Système d'injection de carburant selon la revendication 5, caractérisé en ce que le cylindre (42) présente un espace d'entrée (58) dans lequel conduit l'entrée (46), et une conduite (60) conduit depuis l'espace d'entrée (58) jusqu'à l'espace de pression (56).

7. Système d'injection de carburant selon la revendication 1 à 6, caractérisé en ce que l'entrée (46) peut être fermée en forme de siège de soupape avec la première surface fonctionnelle (48) du corps de fermeture (44).

8. Système d'injection de carburant selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le corps de fermeture (44) est réalisé sous forme de piston qui, conjointement avec le cylindre (42), forme une soupape à tiroirs.

9. Système d'injection de carburant selon la revendication 1 à 8, caractérisé en ce qu'une deuxième conduite (16) est prévue, laquelle conduit dans l'espace de pompe (62) et une troisième conduite (66) relie une ou la sortie (52) de la soupape de commutation de pression (28) à la deuxième conduite (16).

Zeichnung